База OPM database использует иерархическую систему классификации мембранных белков.
Основные уровни:
Тип (Types) — положение белка относительно мембраны (3 класса: трансмембранные, монотопические/периферические, пептиды(мембрано-активные, которые могут встраиваться в мембрану)).
Класс (Class) — тип вторичной структуры в мембране (α-спиральные или β-листовые белки).
Надсемейство (Superfamily) — объединение по структурно-функциональным признакам и общему происхождению.
Семейство (Family) — более узкая группа родственных белков, со сходными функциями и последовательностями.
База OPM не хранит первичные данные, а ссылается на внешние ресурсы:
Protein Data Bank (PDB)
UniProt
Pfam (InterPro)
Transporter Classification Database (TCDB)
Также в OPM содержится информация о пространственном расположении белка в мембране.
Я рассмотрела β-листовой трансмембранный белок — Gasdermin D. Он имеет форму β-бочонка, в активированной форме образует пору в мембране, состоящую из β-листов.
У газдермина D выделяется N-концевой порообразующий домен (Gasdermin pore forming domain, IPR040460). Данный домен способен связываться с мембранными липидами, включая фосфоинозитиды и кардиолипин, и обладает цитотоксической активностью (разрушает мембрану). Таким образом формируются поры в мембранах и лизируются липосомы.
Белок 2LEG
Я выбрала белок 2leg (рис 1). Это дисульфид оксидоредуктаза, образованная из альфа спиралей (Disulfide bond formation protein (dsbB)).
Идентификатор PDB: 2LEG (pdb_00002leg)
Идентификатор UniProt: P0A6M2 (DSBB_ECOLI)
Этот белок из Escherichia coli, и располагается во внутренней мембране грам отрицательных бактерий.
Он необходим для образования дисульфидных связей в некоторых периплазматических белках, таких как PhoA или OmpA. Транскрипция чувствительна к окислительно-восстановительному состоянию и активируется, когда периплазма становится более восстановительной.
Рис 2. Графическая выдача обработки последовательности белка DSBB программой DeepTMHMM (красным цветом — мембранные участки, розовым — учкастки внутри мембраны и синим — наружние участки).
Таким образом предсказаные программой координаты: 1( 13- 31), 2( 48- 63), 3( 71- 86), 4( 146- 162).
Сравним трансмембранные сегменты полученные в OPM и предсказанные DeepTMHMM:
Результаты почти полностью совпадают. Все 4 участка были замечены обеими программами. Однако каждый из участков немного отличаются. Они все перекрываются, однако точность предсказания границ доходит до +- 5 аминокислот, хотя есть границы, предсказанные абсолютно точно.
Наиболее точное совпадение наблюдается для четвёртого сегмента, тогда как для первого сегмента расхождение немного больше.
Наблюдаемые различия могут быть объяснены следующими причинами:
DeepTMHMM выполняет предсказание на основе аминокислотной последовательности и гидрофобности, и не учитывает пространственную структуру белка. В то время как OPM опирается на трехмерную структуру, что может точнее определить положение белка в мембране.
Границы трансмембранных сегментов не являются строго фиксированными и могут варьироваться.
В результате два метода хорошо определили трансмембранные участки, а различие обусловлено в разнице методов.
