Трансмембранные белки

Сравнение предсказаний трансмембранных (ТМ) участков в бета-листовом белке

В настоящем разделе будет представлено сравнение результатов предсказаний трансмембранных участков по аминокислотной последовательности (с помощью DeepTMHMM) и по трехмерной структуре (база данных OPM) в β-листовом белке. С помощью поиска по уровням классификации в базе данных(БД) OPM был найден белок porin B (PorB) с β-листами в трансмембранной части. Ниже приведены некоторые сведения об этом белке из БД:

Type: Transmembrane

Class: Beta-barrel transmembrane

Superfamily: Trimeric porins

Family: General Bacterial Porin

Species: Neisseria meningitidis

Localization: Bacterial Gram-negative outer membrane - внешняя мембрана грам-отрицательных бактерий

PDB Id: 7de8

UniProt Id: M4GGR4_NEIME

Изображение 1. белок PorB

Данный белок является главным или самым общим порином среди грам-отрицательных бактерий и действует как поры, через которые могут диффундировать молекулы. Порин В участвует в подавляющем большинстве клеточных процессов.

В БД ОРМ также представлены координаты трансмембранных участков белка: 1( 3- 14), 2( 35- 48), 3( 55- 64), 4( 78- 83), 5( 90- 95), 6( 130- 141), 7( 144- 150), 8( 171- 180), 9( 183- 190),10( 219- 227),11( 232- 238),12( 259- 268),13( 271- 278),14( 297- 305),15( 312- 318),16( 332- 339). Теперь сравним эти участки с полученными в результате обработки последовательности белка, взятой из БД UniProt, программой DeepTMHMM. Выдачу в формате gff3 можно увидеть здесь. Графическая выдача представлена ниже на изображении 2:

Изображение 2. Графическая выдача обработки последовательности белка PorB программой DeepTMHMM. На верхней части изображения представлена общая наиболее вероятная топология белка, а на нижней - уже топология с учетом вероятностей. Красным цветом изображены трансмембранные участки, зеленым - периплазматические, желтым - сигнальные, синим - участки наружней среды.

Ниже приведено изображение 3 с выделенными из общей выдачи gff3 трансмембранными участками. Зеленым выделены схожие с определенными в ОРМ участки (частично совпадают). Также мне показалось, что имеет место быть некоторый сдвиг, возможно связанный с сигнальной последовательностью длиной 10АК, выделенной красным цветом. Если посмотртеть на оба варианта координат трансмембранных участков, можно заметить, что некоторые участки из ОРМ заканчиваются на той позиции, на которой начинается ТМ участок в выдаче gff3, и имеют примерно одинаковую протяженность. В подтверждении этому может служить тот факт, что в ОРМ первая ТМ последовательность начинается с третьей позиции, а в DeepTMHMM - c 20-й позиции.

Изображение 3. Трансмембраные участки

Сравнение предсказаний трансмембранных участков в альфа-спиральном белке

Мне был предложен белок с идентификатором 2leg. Анализ проводился аналогичным описанному в первом разделе образом. Некоторая информация о белке:

Type: Transmembrane

Class: Alpha-helical polytopic

Superfamily: Disulfide bond oxidoreductase-B

Family: Disulfide bond oxidoreductase-B

Species: Escherichia coli

Localization: Bacterial Gram-negative inner membrane - внутренняя мембрана грам-отрицательных бактерий

PDB Id: 2leg

UniProt Id: DSBB_ECOLI

Изображение 4.Disulfide bond formation protein B (dsbB) - белок, участвующий в формировании дисульфидной связи в некоторых периплазматических белках, таких как PhoA или OmpA

Координаты ТМ участков в ОРМ: 1( 16- 36), 2( 45- 63), 3( 72- 89), 4( 146- 160). Координаты участков в результате обработки последовательности DeepTMHMM.

Изображение 5. Графическая выдача обработки последовательности белка dsbB программой DeepTMHMM. Красным цветом обозначены мембранные участки, розовым - учкастки внутри мембраны и синим - снаружи (по разные стороны мембраны).

В данной выдаче отсутствует сигнальная последовательность. Согласно выдаче gff3, ТМ участки имеют координаты 13-31, 48-63, 71-86, 146-162. Так как участков мало, можно их легко рассмотреть вручную. В данном случае ТМ участки практически совпадают в ОРМ и в выдаче DeepTMHMM: везде есть перекрывания с несущественными в сравнении с предыдущим анализом различиями в концевых координатах ТМ участков. Видимо, альфа-спиральные белки удается анализировать с большей точностью, чем белки с бета-листами всвязи с более легкой структурой.