Предсказание топологии мембранного белка Cytochrome b6

Предсказание топологии белка Cytochrome b6 двумя методами и выделение трансмембранных сегментов в его 3D-структуре

Аминокислотные последовательности белков CYB6_CHLPR и CYB6_MASLA были взяты с сайта SwissProt. Их выравнивание построено программой needle и находится в файле marking.msf. Вес полученного выравнивания - 971.0, процент идентичности - 79.5%.

Для предсказания топологии белка Cytochrome b6 были использованы два метода:

1) На основе данных, полученных с помощью программы pepwindow пакета EMBOSS (размер окна 19 аминокислот), был построен профиль гидрофобности для аминокислотной последовательности рассматриваемого белка. По этому профилю практически вручную были предсказаны границы трансмембранных сегментов Cytochrome b6.

2) Предсказание топологии мембранного белка посредством программы TMHMM.
При задании аминокислотной последовательности Cytochrome b6 программа выдает список предсказанных трансмембранных сегментов белка и график, на котором изображены как сами сегменты, так и цитоплазматические и внутренние петли и концы в структуре белка. Данный график, на самом деле, сочетает в себе три графика - трансмембранным сегментам, внутренним и цитоплазматическим петлям и концам соответствуют пики разного цвета.

Дополнительно в базе данных OPM (Orientations of Proteins in Membranes database) были выделены трансмембранные сегменты в 3D-структуре белка Cytochrome b6.

Полученные результаты:

Профиль гидрофобности и таблица с предсказанными разными способами трансмембранными сегментами белка Cytochrome b6

Выходной файл программы ТМНММ

Топология белка Cytochrome b6, описанная в базе данных OPM для его 3D-структуры 1vf5

Расположение предсказанных трансмембранных сегментов в аминокислотной последовательности белка Cytochrome b6

Сравнение предсказанных топологий с описанием трансмембранных сегментов в 3D-структуре белка Cytochrome b6

При сопоставлении всех полученных результатов была составлена следующая таблица:

Сравнение предсказанных топологий и положения белка Aquaporin Z в мембране

		По профилю гидрофобности	TMHMM
Всего предсказано (N)		95	92
Из них
	А. По данным ОРМ находятся внутри мембраны	63	78
	В. Из них - "торчащие" из мембраны остатки на концах спиралей	3	14
	С. Вообще не имеют никакого отношения к трансмембранным спиралям	19	0
D. Число непредсказанных остатков, которые по данным ОРМ находятся в мембране.		11	6
Точность предсказания, A/N		66.3%	84.8%
Сверхпредсказание, C/N		20%	0%
Недопредсказание, D/(L-N), где L-длина последовательности		9.2%	4.9%

Из полученных результатов видно, что в данном случае метод предсказания топологии трансмембранного белка по профилю гидрофобности является чуть менее точным, чем метод, используемый программой TMHMM. Небольшой процент недопредсказания в обоих методах, возможно объясняется тем, что в OPM расположение отдельных сегментов внутри или вне мембраны определяется с помощью энергетического критерия, который недоступен двум рассматриваемым методам.