Практикум 6

Автор старался, но не может гарантировать отсутствие биологических ошибок.

1. Сравнение предсказаний трансмембранных участков в бета-листовом белке

Для сравнения результатов предсказания трансмембранных участков по последовательности (с помощью DeepTMHMM) и по трехмерной структуре (база данных OPM) в β-листовом белке сначала выберем белок, в трансмембранной части которого находятся β-листы. Сделаем это в базе данных OPM (orientations of proteins in membranes) с помощью поиска по уровням классификации.
Был выбран белок 1k24 - outer membrane adhesin/invasin OpcA (адгезин/инвазин наружной мембраны OpcA). Белок из грам-отрицательной бактерии, вызывающей менингококковую инфекцию (Neisseria meningitidis). Идентификатор UniProt: Q51227_NEIME. Белок считается лиганд-связывающим и играет важную роль во взаимодействиях с эпителиальными и эндотелиальными клетками. В таблице 1 представлены координаты трансмембранных участков моего белка. Скачаем из UniProt последовательность белка и при ее сравнении с представленной в OPM увидим, что последовательность белка в OPM укорочена (отстутствует первый десяток нуклеотидов). Поэтому в итоге в DeepTMHMM на вход отправилась последовательность из OPM.

Запустим DeepTMHMM для выбранного белка. Графическое изображение результатов работы программы представлено на рисунке 1. Файл с результатами в текстовом виде.

**Таблица 1.** Координаты трансмембранных участков для 1k24 белка.
Номер	Координаты по базе данных OPM	Координаты по DeepTMHMM
1	9-17	12-17
2	33-42	25-37
3	49-57	46-57
4	89-98	81-93
5	108-117	106-116
6	136-147	130-140
7	153-165	153-164
8	189-199	182-192
9	206-215	204-215
10	244-252	236-247

Predicitions for beta-protein — **Рисунок 1.** Результаты предсказания трансмембранных участков DeepTMHMM для 1k24 белка.

Результаты полученные двумя методами частично совпадают. Общее количество замеченных β-тяжей одинаково, во всех случаях они перекрываются, но их координаты отличаются.

2. Сравнение предсказаний трансмембранных участков в альфа-спиральном белке

Для сравнения результатов предсказаний трансмембранных участков по последовательности и по AlphaFold-модели структуры в α-спиральном белке мне был выдан белок Y4364_PSEA8. Белок UPF0761 membrane protein PLES_43641 (UPF0761 мембранный белок PLES_43641) из грамотрицательной бактерии Pseudomonas aeruginosa (strain LESB58). Сведения о функции белка крайне ограничены - мембранный белок.

**Таблица 2.** Координаты трансмембранных участков для Y4364_PSEA8 белка.
Номер	Координаты по Alpha-Fold	Координаты по DeepTMHMM
1	23-44	33-53
2	92-116	93-112
3	129-153	133-156
4	168-194	174-194
5	201-226	205-226
6	239-263	239-259

Запустим DeepTMHMM для выданного белка. Графическое изображение результатов работы программы представлено на рисунке 2. Файл с результатами в текстовом виде.

Predicitions for alpha-protein — **Рисунок 2.** Результаты предсказания трансмембранных участков DeepTMHMM для Y4364_PSEA8 белка.

Поскольку это белок из SwissProt, для него существует предсказание трехмерной структуры, полученное с помощью AlphaFold. Загрузим этот файл. Выберем сервер PPM 3.0. Type of membrane выеберем gram-negative bacteria inner membrane, данные для параметра "Topology (N-ter)" возьмем из предсказания DeepTMHMM - in, остальные параметры оставим по умолчанию. Полученная модель, выданная программой информация о координатах трансмембранных участков в белке. Обе программы предсказали одинаковое количество трансмембранных участков. В целом, участки совпадают и отличаются погрешностями в определении их границ (получается, что координаты по DeepTMHMM слегка подрезают трансмембранные участки).