Практикум 7

Трансмембранные белки

Знакомствоство с ОРМ

В базе даннвых ОРМ был найден белок с ID 6x9z, являющийся дизайнерским β-баррелем. Относится найденный белок к надсемейству OmpA-OmpF porin family, к классу Beta-barrel transmembrane и типу Transmembrane белков.

Классификация белков на сайте устроена следующим образом: тип -> класс -> суперсемейство -> семейство -> вид -> локализация -> белок. Причем на сайте всего три типа: Трансмембранные (содержат 3 класса), Пептидные (соедржат 4 класса) и монотопические/периферические белки (содержат 4 класса).

При описании белка OPM ссылается на такие базы данных, как: Uniprot, PDB, Pfam, MSD (Macromolecular Structure Database), PDBsum.

Сравнение результатов предсказания трансмесбранных участков

В рамках задания мною был выбран белок, выданный мне преподавателем, кальциевая АТФаза в состоянии E2-фосфат. Английское название белка: Calcium ATPase E2-Pi state. Идентификатор PDB: 3n5k. Индентификатор UniProt: P04191.

Белок был выделен из кролика (Oryctolagus cuniculus), и располагается в мембране эндоплазматического ретикулума. Является ключевым регулятором работоспособности поперечно-полосатых мышц, действующий, в основном, как Ca2+ АТФаза, отвечающая за обратный захват цитозольного кальция в саркоплазматический ретикулум. Кроме того, катализирует гидролиз АТФ, сопряженный с переносом ионов кальция из цитозоля в просвет саркоплазматического ретикулума.

Координаты трасмембранных участков белка, приведенные в OPM:

A - Tilt: 22 - TM segments: 1( 59- 78), 2( 85- 104), 3( 256- 280), 4( 291- 314), 5( 759- 781), 6( 789- 807), 7( 832- 853), 8( 896- 916), 9( 933- 950),10( 967- 987)

img1
Рисунок 1. Результаты предсказания топологии трансмембранного белка программой DeepTMHMM. Последовательность для программы была скачана с страницы белка в UniProt. Верхний шрафик показывает наиболее вероятную дискретную модель топологии белка. Вертикальные красные блоки обозначают 10 предсказанных трансмембранных альфа-спиралей. Участки голубого цвета локализуются с внешней стороны мембранны, а розовые - внутри. Нижний же график показывает апостериорную вероятность для каждого аминокислотного остатка. Красная линия показывает вероятность нахождения в мембране, голубая с внешней стороны, розовая - с внутренней. Пик в 1.0 подтверждает высокую надежность предсказания всех 10 трансмембранных сегментов.

Текстовый вывод программы DeepTMHMM

Оба метода выявили 10 трансмембранных сегментов. То есть отсутствуют "не замеченные" участки. Кроме того, оба метода определили, что оба конца, и N- и C- находятся внутри мембранны и что между некоторыми сегменатми, такими как ТМ2-ТМ3 и Тм4-ТМ5 находятся петли, значительное превышающие по длине остальные.

Полностью совпадают покрытия ТМ8 (896-916) и ТМ10 (967-987), почти идеално сходи границы ТМ5 в обоих метода: (759-781 в OPM против 760-781 у DeepTMHMM). Еще очень близки границы у ТМ7 (832-853 в OPM и 833-854 у DeepTMHMM). Остальные участки отличаются на 4-6 сегментов, но все равно очень близки по покрытию. Такие различия могут быть связаны с тем, что на OPM четко указано состояние белка (E2-фосфат), в то время как DeepTMHMM может предсказывать как бы усредненное состояние.