База данных OPM

Сперва в данном задании требовалось найти в базе данных OPM выданный для работы белок. Поиск велся по идентификатору - 4rym (изначально выданные ID содержали также цепь, т.е. полностью ID выглядел как 4rym_A).

После завершения поиска выяснилось, что выданный белок - Bacterial translocator protein, monomer (белок бактериального транслокатора, мономер), его структура взята из организма бактерии Bacillus cereus, и находится он в грам-положительной плазматической мембране клетки. Более полная информация о положении данного белка в мембране доступна по ссылке.

С помощью поиска по уровням классификации был найден белок 4rlc, трансмембранная часть которого представлена β-листами, а не α-спиралями. Для обоих белков было проведено сравнение по параметрам, указанным в Таблице 1.

На Рис. 1 представлены изображения исследуемых белков. Наружная сторона мембраны заряжена положительно и названа p-стороной от англ. "positive"; внутренняя сторона, наоборот, заряжена отрицательно и названа n-стороной от англ. "negative".

Рис 1. Изображения исследуемых белков. Слева - 4rym, справа - 4rlc. Красными шариками (особенность БД OPM) показана положительно заряженная часть мембраны, синими - отрицательно заряженная.

Анализ предсказания трансмембранных спиралей

Целью данного задания было оценить корректность предсказания сервисов TMHMM и Phobius. Для этого оба сервиса были запущены с последовательностью выданного белка в формате fasta, скачанной с сайта PDB.

Сервис TMHMM выдал изображение, показанное на Рис. 2.

Рис 2. Предсказание трансмембранных спиралей, сделанное сервисом TMHMM.
Горизонтальная ось - последовательность белка, вертикальная ось - вероятность того, что аминокислотный остаток расположен внутри мембраны, в наружной среде или в цитоплазме.
Красные линии - трансмембранная часть белка, синие - внутриклеточная часть, розовые - часть белка, расположенная вне клетки.

Изображение, выданное сервисом Phobius, представлено на Рис. 3.

Рис 3. Предсказание трансмембранных спиралей, сделанное сервисом Phobius.
Горизонтальная ось - последовательность белка, вертикальная ось - вероятность того, что аминокислотный остаток расположен внутри мембраны, в наружной среде или в цитоплазме.
Серый цвет - трансмембранная часть белка, зеленый - внутриклеточная часть, синий - часть белка, расположенная вне клетки.

По результатам работы обоих серверов была создана Таблица 2 с предсказанными координатами, чтобы сравнить качество работы программ между собой и с БД OPM.

Как видно из Таблицы 2, предсказания сервисов TMHMM и Phobius оказались почти идентичными друг другу. Оба сервиса верно определили количество трансмембранных спиралей и указали почти одинаковые координаты (максимальные различия были в 2 остатка). Однако, по сравнению с координатами из OPM предсказания сервисов отлиаются. Кроме того, что ошибки в предсказании достигают 11 остатков, судя по координатам из Таблицы 2, первая спираль из OPM найдена сервисами не была, но была найдена какая-то другая, оказавшаяся последней. Несмотря на это, в целом, думаю, можно считать, что оба сервиса довольно неплохо выполнили свою работу.

База данных TCBD

В данном задании предлагалось работать с информацией из БД TCBD о выданном белке и белке, выбранном в первом задании практикума. Выданного белка в БД обнаружено не было, поэтому расшифровка TC-кода была приведена только для выбранного белка 4rlc (этому белку соответствует код 1.B.6.1.2):

• 1. Channels/Pores (Каналы/поры)
• 1.B. β-Barrel Porins (β-слойные порины)
• 1.B.6. The OmpA-OmpF Porin (OOP) Family (Семейство OmpA-OmpF поринов)
• 1.B.6.1.2 OmpF (OprF) porin (OmpF (OprF) порин)