Учебный сайт Ксении Худяковой

Занятие 7. Мембранные белки

Анализ множественного выравнивания
Мне был выдан белок с идентификатором 4wfh. Это человеческий калиевый канал. Его изображение представлено на рис.1.

Рисунок 1. Пространственная структура белка с идентификатором 4wfh. Рисунок получен с помощью базы данных OPM и Jmol. Синий слой - внутренняя сторона мембраны (n-сторона), красный - внешняя (p).

Первый шаг - составление репрезентативной выборки гомологов данного мне белка. Для этого я воспользовалась алгоритмом PSI-BLAST трижды (отдельно для архей, бактерий и эукариот). Поскольку мой белок принадлежит человеку, при поиске среди эукариот я исключила тип Хордовые. При этом запуске нашлось больше всего гомологов, я выбрала 22 белка. Когда я запускала Blast среди бактерий, я исключила из поиска наиболее крупные таксоны (Proteobacteria, Firmicutes, Actinobacteria). Так что нашёлся всего один белок (предполагамые белки я включать не стала). Среди архей я выбрала два гомолога. С этими гомологами было построено выравнивание программой Muscle.

В проекте Jalview аннотированы трансмембранные элементы исходного белка по данным из базы OPM. Работу сервиса TMHMM я проверила на примере гомолога исходного белка в организме Lucilia cuprina. В белке человека имеется четыре трансмембранные спирали, и все они найдены с помощью TMHMM. Помимо них, предсказано было ещё две спирали, которые при рассмотрении 3D-структуры оказываются гидрофобными частичными спиралями (они не прошивают мембрану насквозь).

На рисунке 2 представлена структура исходного белка, полученная с помощью Jalview. Аминокислоты в равнивании были покрашены в соответсвии с их гидрофобностью. Градиент от синего к красному представляет увеличение гидрофобности. Цепь В покрашена с учетом процента идентичности (больше 0%).

Рисунок 2. Пространственная структура белка с идентификатором 4wfh. Градиент до синего к красному соответствует увеличению гидрофобности. Рисунок получен с помощью Jalview.

Участки, относящиеся к трансмембранным спиралям, достаточно консервативны. Участки между спиралями значительно менее консервативны и часто содержат гэпы. В спиралях, как видно по рисунку, встречаются как гидрофобные, так и гидрофильные остатки. Наличие гидрофильных остатков можно объяснить тем, что они образуют друг с другом ионные/водородные связи и таким образом компенсируют друг друга. Консервативных полярных аминокислот в выравнивании нет.