Занятие 12. Трансмембранные белки

Выданный α-спиральный трансмембранный белок: YEBS_ECOLI

1. Знакомство с базой данных OPM

На сайте базы данных OPM мне приглянулся трансмембранный белок с PDB ID 1tly, являющийся нуклеозидным транспортером у Escherichia coli. Белок локализирован во внешней мембране бактерии, а погруженная в мембрану часть структуры представляет собой бета-бочонок.

Координаты трансмембранных участков: 1(13-22),2(34-44),3(48-57),4(77-85),5(101-110),6(122-132),7(137-146),8(163-173),9(181-189),10(215-224),11(227-235),12(262-272) Среднее количество остатков в одном β-тяже белка: 9

Сводная таблица

Толщина трансмембранной части белка	23.4 Å
Локализация	Внешняя мембрана грамм-отрицательной бактерии
Организм	Escherichia coli
PDB	1TLY
Uniprot ID	TSX_ECOLI
Число трансмембранных структур	12

SwissProt: P0A927

2. DeepTMHMM: Предсказание трансмембранных элементов по последовательности белка

Я запустила сервис DeepTMHMM для выданного α-спирального белка и для выбранного мною в задании №1 β-листового белка. Результаты представлены ниже.

α-спиральный белок

По оси абсцисс отложена последовательность аминокислотных остатков белка, а по оси ординат - вероятность принадлежности остатков к частям белка, расположенных: со стороны цитоплазмы, с внешней стороны клетки или же внутри мембраны.

Fasta

Текстовая выдача: 3line и gff3

β-листовой белок

Выдача полностью аналогична предыдущей, с тем лишь отличием, что показана принадлежность к трансмембранным частям белка, периплазме, сигнальному пептиду или части, располагающейся со стороны цитоплазмы.

Fasta

Текстовая выдача: 3line и gff3

3. PPM: Предсказание положения выданного белка в мембране

Выданный мне белок — Intermembrane transport protein YebS (трансмембранный транспортный белок YebS), принадлежащий Escherichia coli (strain K12). Идентификатор SwissProt: P0AD03.

Параметры запуска:

• Number of Membranes - 1

• Type of membrane - Gramm-negative bacteria inner membrane

• Allow curvature - no

• Topology (N-ter) - in (видно в прошлом задании)

PDB

Выдача

Толщина трансмембранной части белка	29.5 ± 1.0 Å
Локализация	Внутренняя мембрана грамм-отрицательной бактерии
Координаты трансмембранных участков	1( 69- 85), 2( 114- 138), 3( 158- 178), 4( 189- 206), 5( 265- 282), 6( 310- 334), 7( 356- 376), 8( 390- 408)
Число трансмембранных структур	8
Среднее количество остатков в одном β-тяже белка	19.5

4. Сравнение алгоритмов предсказания трансмембранных спиралей

Из сравнительных таблиц видно, что в целом результаты алгоритмов похожи: общее число и положение трансмембранных структур совпадают. Можно отметить, что для DeepTMHMM более характерно сужать участки. Также для β-листового белка видим, что предсказания DeepTMHMM в каждом случае примерно на 20 позиций сдвинуты. Это связано с тем, что учитывается сигнальный пептид длиной 22 остатка, выполняющий функцию мембранной локализации.

AplhaFold отлично предсказал структуру α-спирального белка, всего несколько небольших участков имеют скор <70, остальные же, включая трансмембранные, имеют высокую оценку качества предсказания.

Вероятно, PPM не использует данные по достоверности предсказанной структуры, так как диапазоны остатков, составляющих трансмембранные участки, отличаются, даже у структур с высоким скором. Поэтому качество предсказания AlphaFold, по-видимому, не влияет на результат.

5. База данных TCDB

На сайте TCDB в строке поиска я ввела идентификаторы Uniprot своих белков. Для обоих нашлись записи.

β-листовой белок

TC accession: 1.B.10.1.1

1: каналы/поры (класс транспортера)

1.B: β-боченковые порины (семейство/суперсемейство)

.10: Семейство нуклеозид-специфических каналообразующих поринов наружной мембраны (Tsx) (подсемейство)

.1.1: субстрат или диапазон транспортируемых субстратов для конкретного белка

На странице для данного белка также указана основная информация о нём (AC, название, длина, вид организма, локализация, субстрат и т.п.), ссылки на другие базы данных (Pfam, KEGG и др.), ссылки на упоминания в литературных источниках, PDB- структуры и аминокислотная последовательность. Странно, что указана всего одна трансмембранная структура.

α-спиральный белок

TC accession: 9.A.69.1.2

9: Неполностью охарактеризованные транспортные системы

.A: Распознанные транспортеры с неизвестным биохимическим механизмом

.69: Семейство межмембранных фосфолипидных транслоказ (IMPL-T)

.1.2: субстрат или диапазон транспортируемых субстратов для конкретного белка

Для этого белка указано всё то же самое, только отсутствуют ссылки на другие базы данных и литературу. А точнее ссылка на литературу присутствует, но в виде небольшого текстового описания системы белков, в которую входит и рассматриваемый, вверху страницы. В данном случае число трансмембранных структур указано верно.