Особенности мембранных белков


Задание №0

Для трех трансмембранных бета-баррелей и трех трансмембранных альфа-спиральных белков определила параметры, перечисленные в Таблице 1. Использовала базу данных OPM.

PDB код Тип (спираль, баррель) Какая мембрана (внутренняя или внешняя, организм, органелла) Толщина гидрофобной части мембраны в ангстремах Медиана числа остатков в одном трансмембранном участке
3tijспираль Бактериальная грамотрицательная внутренняя мембрана 27,019
4atvспираль Бактериальная грамотрицательная внутренняя мембрана28,619
2iubспираль Бактериальная грамотрицательная внутренняя мембрана28,014
4fuvбаррельБактериальная грамотрицательная внешняя мембрана25,09
3ohnбаррельБактериальная грамотрицательная внешняя мембрана21,29
3emnбаррельМитохондриальная внешняя мембрана23,410

Таблица 1. Параметры для трансмембранных белков.

Задание №1: отбор гомологов

Создала репрезентативную выборку гомологов выданного белка 3OZ2. Бактерия, из которой взят данный белок, относится к филуму Euryarchaeota. На сайте NCBI исключила поиск по данному филуму и по эукариотам, выставила порог e-value равный 1 и количество последовательностей, выдаваемых при поиске 1000. В качестве базы для поиска выбрала RefSeq. Далее с помощью таксономического дерева выбрала последовательности для выравнивания.

Задание №2: анализ структуры выданного белка

В базе данных OPM мой белок не нашелся. Воспользовалась сервисом РРМ для предсказания трансмембранных участков на основе pdb-структуры. На основании полученных данных заполнила таблицу 2.

PDB ID Организм Тип мембраны TC-код Угол наклона спиралей (β-тяжей) к нормалиКоличество трансмембранных спиралей (β-тяжей в бочонке)
3OZ2Thermoplasma acidophilum Внутренняя грамотрицательная 88 0

Таблица 2. Описание структуры трансмембранного белка Digeranylgeranylglycerophospholipid reductase (идентификатор PDB 3OZ2, цепь A). Для данного белка не нашлось ТС-кода.

Задание №3: анализ множественного выравнивания трансмембранных белков

С помощью программы Muscle построила множественное выравнивание отобранных гомологов. Загрузила множественное выравнивание в программу JalView и добавила новую пустую строку аннотации с названием "TM_REAL". Переместила исходный белок, для которого есть структура, в верхнюю строку выравнивания, после чего прикрепила к нему эту структуру. Пометила участки выравнивания, отвечающие трансмембранным спиралям в белке со структурой в строке-аннотации буквой "М" (всего три остатка, согласно предсказанию РРМ) (рисунок 1). С помощью программы TMHMM ничего не удалось предсказать для выбранных гомологов; для моего белка привожу предсказание в отчете (рисунок 2). Поэтому в новой строке аннотации "TM_PREDICTED" ничего нет. Выбрала цветовую схему, позволяющую визуально различать гидрофобные и гидрофильные остатки. Затем установила галочку на "By Conservation" (теперь интенсивность цвета зависит от того, насколько позиция консервативна). Покрутила белок так, чтобы его часть, ориентированная в n-сторону мембраны оказалась сверху, а ориентированная в p-сторону - снизу. Сохранила полученное изображение структуры белка (рисунок 3) и изображение выравнивания (рисунок 4).

Рисунок 1.Предсказание РРМ для моего белка. Как видно из картинки, всего несколько остатков касаются мембраны.

Рисунок 2.Предсказание с помощью программы TMHMM для белка 3OZ2. Трансмембранных участков не найдено.

Рисунок 3.Изображение структуры белка с окрашиванием более гидрофильных остатков синим цветом, более гидрофобных - более красным, с порогом консервативности 19%.

Рисунок 4.Выравнивание репрезентативной выборки. Порог консервативности 19%.

В моем белке не найдены участки, относящиеся к трансмембранным спиралям или баррелям, но вообще остатки в спиралях довольно консервативны. Участки между спиралями менее консервативны. Я не знаю, насколько можно соотносить результаты программы TMHMM и реальной структурной информации. Данные результаты могли быть получены потому, что данный белок всего лишь участвует в процессе синтеза липидов, но при этом в мембрану он может и не проходить.



© Novikova Maria, 2013
Последнее обновление: 08.03.2014