Практикум 7. Трансмембранные белки

1. Выбранный белок

Для работы был выбран белок флиппаза липида II MurJ (Lipid II flippase MurJ), структура которого имеет идентификатор PDB 6NC9. Идентификатор UniProt - B7IE18 (MURJ_THEAB). Белок состоит из 475 аминокислот и происходит из бактерии Thermosipho africanus strain TCF52B.

MurJ находится во внутренней (цитоплазматической) мембране бактерии и является многопроходным α-спиральным мембранным белком. Он участвует в синтезе пептидогликана: переносит липид-связанный предшественник клеточной стенки с внутренней стороны мембраны на внешнюю. Структура 6NC9 соответствует outward-facing конформации белка.

2. Трансмембранные участки по данным OPM

По данным OPM белок содержит 14 трансмембранных α-спиралей. Для цепи A указаны следующие координаты:

3–28
41–65
80–102
124–146
150–171
178–200
211–238
253–273
290–313
331–355
359–381
388–409
414–434
440–462

3. Предсказание DeepTMHMM

Для анализа использовалась аминокислотная последовательность MurJ, взятая из записи UniProt B7IE18. Последовательность была запущена в DeepTMHMM. Программа определила белок как alpha TM и также предсказала 14 трансмембранных участков.

Координаты, предсказанные DeepTMHMM: 8–29, 38-60, 80–100, 121–143, 152–171, 178–200, 218–241, 246–269, 291–314, 329–352, 363–385, 387–407, 414–434, 441–462.

Текстовая выдача DeepTMHMM в формате GFF3.

Результат DeepTMHMM для белка MurJ 6NC9 — **Рис. 1.** Результат предсказания трансмембранной топологии MurJ с помощью DeepTMHMM. На верхнем графике показана наиболее вероятная топология: красным обозначены трансмембранные участки, розовым — участки с внутренней стороны мембраны, синим - с внешней. На нижнем графике показаны вероятности принадлежности каждого остатка к этим состояниям.

4. Сравнение OPM и DeepTMHMM

**Таблица 1.** Сравнение координат трансмембранных участков MurJ.
Участок	OPM	DeepTMHMM	Сравнение
TM1	3–28	8–29	перекрываются
TM2	41–65	38–60	перекрываются
TM3	80–102	80–100	перекрываются
TM4	124–146	121–143	перекрываются
TM5	150–171	152–171	перекрываются
TM6	178–200	178–200	полное совпадение
TM7	211–238	218–241	перекрываются
TM8	253–273	246–269	перекрываются
TM9	290–313	291–314	перекрываются
TM10	331–355	329–352	перекрываются
TM11	359–381	363–385	перекрываются
TM12	388–409	387–407	перекрываются
TM13	414–434	414–434	полное совпадение
TM14	440–462	441–462	перекрываются

Как видно из таблицы 1, результаты двух методов совпадают очень хорошо. OPM и DeepTMHMM нашли одинаковое число трансмембранных участков - 14, и каждый участок одного метода перекрывается с соответствующим участком другого. TM6 (178–200) и TM13 (414–434) совпали полностью. Для большинства остальных спиралей границы отличаются только на несколько аминокислот; максимальное различие границы составляет 7 аминокислот для TM7 и TM8.

Небольшие различия ожидаемы из-за разных подходов. DeepTMHMM делает предсказание только по аминокислотной последовательности, а OPM использует трехмерную структуру белка и его положение относительно мембраны. Поэтому точные границы одной и той же спирали могут немного отличаться.

Вывод: DeepTMHMM очень хорошо воспроизвел трансмембранную топологию MurJ: ни одна из 14 α-спиралей не была пропущена, а координаты всех предсказанных участков хорошо перекрываются с данными OPM.