Практикум 12. Трансмембранные белки.

В таблице к этому практикуму мне был выдан белок с идентификатором Y5279_BACC. Из базы данных UniProt я скачала последовательность и предсказание трехмерной структуры.

1. Знакомство с базой данных OPM

В базе данных OPM я нашла трансмембранный белок, содержащий бетта-бочки, Outer membrane receptor PiuA (5fok) - рецептор внешней мембраны. Этот белок влияет на устойчивость Pseudomonas aeruginosa к проникновению антимикробных молекул. Исследования с использованием этого рецептора используются фармокологами для поиска лекарственных препоратов против этих грамм-отрицательных бактерий. Идентификатор белка в UniProt - G3XCY8_PSEAE, в PDB - 5FOK.

Ниже приведены параметры, которые необходимо было найти.

Толщинa гидрофобной части белка в мембране	23.4 Å
Координаты трансмембранных участков	(158-163), (170-178), (186-192), (209-218), (222-230), (279-286), (294-300), (339-348), (355-363), (426-434), (441-446), (478-487), (494-499), (530-539), (544-551), (579-585), (594-599), (626-632), (640-645), (666-672), (680-684), (710-718)
Среднее количество остатков в одном β-тяже белка	7
Мембрана, в которой находится белок	внешняя

Таблица 1. Параметры белка 5fok.

Рис.1. Изображение рецептора PiuA, полученное с помощью Jmol. Красным обозначена наружная мембрана клетки, синим - граница периплазмического пространства.

2. DeepTMHMM: Предсказание трансмембранных элементов по последовательности белка

Я запустила сервис DeepTMHMM для предложенного мне белка с альфа-спиралью (Y5279_BACC) и для выбранного мной белка с бетта-листом. Текстовая выдача программы и изображение представлены ниже.

На Рис.2 и Рис.3 представлена предсказанная топология соответствующего белка. По оси X отложены номера остатков последовательности, по оси Y вероятность нахождения остатка в обозначенной цветом области.

текстовая выдача Y5279_BACC

Рис.2. Предсказание положения белка в мембране.

текстовая выдача 5fok

Рис.3. Предсказание положения белка в мембране.

3. PPM: Предсказание положения выданного белка в мембране

Идентификатор Swiss-prot выданногоо мне белка Q72XU4. В UniProt имеет название UPF0324 мембранный белок BCE_5279.

Выбрала версию сервера PPM 3.0. При запуске исполозовала следующие параметры:

Number of membranes: 1

Type of membrane: Gram-negative bacteria inner membrane (эту информацию нашла в записи UniProt)

Allow curvature: no

Topology (N-ter): in (информацию взяла из предыдущего задания)

Include heteroatoms, excluding water and detergents, for positioning in membrane: no

Результаты представлены в Таблице 2, Рис.4. и текстовая выдача.

Толщинa гидрофобной части белка в мембране	29.9 ± 0.3 Å
Координаты трансмембранных участков	(27-49), (50-69), (79-105), (109-130), (139-148), (152-161), (168-190), (229-251), (271-292), (293-313), (323-349)
Среднее количество остатков в одном трансмембранном участке белка	20
Мембрана, в которой находится белок	Внутренняя мембрана

Таблица 2. Параметры белка Y5279_BACC.

Рис.4. Предсказание положения белка Y5279_BACC.

4. Сравнение алгоритмов предсказания трансмембранных участков

Предсказание программой DeepTMHMM и информация из OPM о трансмембранных участках для белка - рецептора, выбранного мной, практически совпадают. Найдено 22 трансмембранных участка. Довольно значительно различаются аминокилотные остатки, которые составляют трансмембранные участки (ощущение, что так называемый "начальный отчет" немного съехал).

Однако, если сравнивать предсказания для выданного мне белка, то они значительно различаются. PPM выдал на 2 спирали больше, чем предположила программа DeepTMHMM.

Я посмотрела на модель моего белка в UniProt. В целом предсказание довольно достоверное, однако есть крупные участки со средней достоверностью (от 70% до 90%) - как раз это наблюдается в 3-4 спиралях. Есть маленький участкок с низкой достоверностью. Мне кажется, что достоверность модели могла оказать влияние на результаты предсказания сервера PPM, тк как раз оно выдало нам несоотвествие в количестве спиралей.