Особенности мембранных белков

0.Введение

Для работы возьмем трансмембранный белок с PDB кодом 1ZOY. В следующей таблице будут представлены результаты поиска по БД OPM.

PDB Тип Какая мембрана (внутренняя или внешняя, организм, органелла) Толщина гидрофобной части мембраны в ангстремах Медиана числа остатков в одном трансмембранном участке Организм Белок на мембране Цепь

1zoy α-спираль Внутренняя мембрана митохондрии 29.8 ± 1.1 21 Sus scrofa D

3rfr α-спираль Внутренняя мембрана грам-отрицательной бактерии 29.8 ± 0.5 12 Methylocystis sp. D

1k24 β-баррель Наружная мембрана грам-отрицательной бактерии 25.4 ± 1.3 10 Neisseria meningitidis A

3emo β-баррель Наружная мембрана грам-отрицательной бактерии 22.8 ± 1.9 8 Haemophilus influenzae A

2hil α-спираль Внутренняя мембрана грам-отрицательной бактерии 29.6 ± 3.0 20 Neisseria gonorrhoeae I

Цепь, которая исследуется в заданном нам белке: D. Ее изображение приведено ниже.

1.Отбор гомологов

При поиске в банке uniprot мы должны будем учитывать, что последняя буква в идентификаторе белка должна отображать непосредственно к какой из цепей этого белка она принадлежит. Таким образом, на сайте SRS проводим поиск по базе uniprot с целью получить запись последовательности белка в fasta-формате.
Эта последовательность нам еще пригодится, так что разместим ее прямо тут, в отчете.

>uniprot|A5GZW8|DHSD_PIG Succinate dehydrogenase [ubiquinone] cytochrome b small subunit, mitochondrial;
MATLWRLSVLCGARGGGALVLRTSVVRPAHVSAFLQDRHTPGWCGVQHIHLSPSHQASSK
AASLHWTGERVVSVLLLGLLPAAYLNPCSAMDYSLAAALTLHGHWGIGQVVTDYVRGDAL
QKVAKAGLLALSAFTFAGLCYFNYHDVGICKAVAMLWKL

Используя PSI-BLAST, произвели отбор гомологов заданного белка 1ZOY (цепь D). Заданный белок из организма Sus scrofa, исключаем соответствующий филум, найденный в Taxomomy Browser на NCBI. Определили порог на e-value ~ 1e-5, максимальное количество находок 1000. После четырёх итераций выбрали 17 гомологов из разных крупных таксономических групп, и затем отредактировали названия последовательностей-гомологов, оставив названия организмов и идентификаторы белков, а также добавив заданный белок 1ZOY.

2.Анализ структуры выданного белка

PDB	Тип	Какая мембрана (внутренняя или внешняя, организм, органелла)	Толщина гидрофобной части мембраны в ангстремах	Медиана числа остатков в одном трансмембранном участке	Угол наклона к нормали	Организм	Белок на мембране	Цепь
1zoy	α-спираль	Внутренняя мембрана митохондрии	29.8 ± 1.1	21	3 ± 6°	Sus scrofa		D

TC-код получить не удалось из-за отсутствия белка на сайте базы данных TCDB.

3.Анализ множественного выравнивания трансмембранных белков

Было построено множественное выравнивание отобранных гомологов при помощи программы muscle. После чего результат загрузили в программу JalView. К выравниванию были добавлены аннотации TM_REAL и TM_PREDICTED. TM_REAL содержит указания на участки выравнивания отвечающие трансмембранным спиралям в белке со структурой 1ZOY:D. TM_PREDICTED обозначает предсказанные с помощью TMHMM участки трансмембранных спиралей в гомологе BACH_HALVA. После применения цветовой схемы, позволяющей визуально различать гидрофобные и гидрофильные остатки (Hydrophobicity: гидрофобные остатки выделены красным цветом), вместе с зависимостью интенсивности цвета от консервативности позиции (By Conservation, было использовано значение 20% в качестве порога) было получено следующее изображение:

Трансмембранные участки довольно консервативны, нетрансмембранные участки неконсервативны.

Выравнивание с раскраской Hydrophobicity (гидрофобные остатки раскрашенны красным), по консервативности (порог 20). В трансмембранных спиралях чаще всего встречаются остатки аланина, валина, лейцина и изолейцина; однако также встречаются консервативные позиции с полярными или заряженными остатками: аргинин, глутамин, лизин, тирозин, триптофан, аспарагиновая кислота.

Трансмембранные участки, предсказанные программой TMHMM, хорошо совпадают с реальными. Нет лишних или непредсказанных спиралей, спирали только немного сдвинуты друг относительно друга.