Трансмембранные белки

I. Сравнение предсказаний трансмембранных участков в бета-листовом белке

С помощью поиска по уровням классификации в базе данных OPM мной был найден белок со следующими характеристиками:

Изображение структуры белка:

Рис. 1. Структура белка Tom40.
Рис. 1. Структура белка Tom40. Красной линией показана внешняя стороны мембраны, синией – внутренняя.

Координаты трансмембранных участков белка, приведенные в OPM:

68-74, 81-86, 95-100, 106-112, 119-124, 132-136, 143-150, 156-166, 173-180, 189-196, 206-214, 219-226, 231-237, 245-251, 268-277, 279-286, 293-298, 305-311, 323-330

Запуск DeepTMHMM для последовательности белка:

Из UniProt скачаем последовательность белка. Загрузим последовательность в DeepTMHMM.

Выдача DeepTMHMM:

Рис. 2. Графическое изображение выдачи программы.
Рис. 2. Графическое изображение выдачи программы. Результаты в текстовом виде. Исходя из предсказаний DeepTMHMM, можно сказать, что все участки белка располагаются во внутренней среде клетки. Розовым цветом показана вероятность нахождения участка внутри клетки.

Однако, если воспользоваться этой версией DeepTMHMM, то результаты предсказаний будут иными:

Рис. 3. Графическое изображение выдачи программы.
Рис. 3. Графическое изображение выдачи программы. Результаты в текстовом виде. На верхнем графике отображено расположение белка относительно липидного бислоя клетки. По горизонтальной оси находятся позиции в последовательности белка. На нижнем графике на вертикальной оси размещены вероятности пространственных положений данного участка последовательности белка. Красные линии - трансмембранные β-листы, зелёные - участки с внутренней стороны, синие - участки с внешней стороны мембраны, оранжевый цвет - сигнал мембранной локализации.

Сравнение трансмембранных участков: OPM; DeepTMHMM (по второй версии DeepTMHMM)

1: — | 25-29
2: 68-74 | 65-70
3: 81-86 | 81-85
4: 95-100 | 94-99
5: 106-112 | 105-111
6: 119-124 | 117-123
7: 132-136 | 129-136
8: 143-150 | 143-150
9: 156-166 | 155-164
10: 173-180 | 173-181
11: 189-196 | 187-195
12: 206-214 | 206-215
13: 219-226 | 219-225
14: 231-237 | 231-236
15: 245-251 | 243-251
16: 268-277 | 267-275
17: 279-286 | 280-286
18: 293-298 | 291-298
19: 305-311 | 305-311
20: 323-330 | 320-328

Координаты трансмембранных участков незначительно различаются (лишь в одном случае полностью совпадают - см. 8). К тому же с помощью DeepTMHMM было обнаружено 20 β-тяжей, OPM заметил 19.

II. 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 COXX_RHOPB со следующими характеристиками:

Запуск DeepTMHMM для последовательности белка:

Из UniProt скачаем последовательность белка и загрузим последовательность в DeepTMHMM.

В этот раз предсказания обеих версий DeepTMHMM оказались одинаковыми.

Координаты трансмембранных участков белка, приведенные в DeepTMHMM:
32-47, 56-73, 103-122, 125-141, 153-169, 179-195, 223-243, 248-266, 284-313

Выдача DeepTMHMM:

Рис. 4. Графическое изображение выдачи программы.
Рис. 4. Графическое изображение выдачи программы.

AlphaFold:

Скачаем предсказание AlphaFold трехмерной структуры белка Protoheme IX farnesyltransferase (раздел "Structure" записи в UniProt): файл

Запуск PPM:

Полученный файл загрузим в PPM 3.0 со следующими параметрами:

Полученная модель.

Координаты трансмембранных участков белка, приведенные в PPM 3.0:
33-46, 53-78, 100-125, 126-150, 151-172, 177-195, 224-243, 248-266, 286-310

Сравнение трансмембранных участков: PPM 3.0; DeepTMHMM

1: 33-46 | 32-47
2: 53-78 | 56-73
3: 100-125 | 103-122
4: 126-150 | 125-141
5: 151-172 | 153-169
6: 177-195 | 179-195
7: 224-243 | 223-243
8: 248-266 | 248-266
9: 286-310 | 284-313

И PPM 3.0, и DeepTMHMM в этот раз нашли одинаковое количество трансмембранных участков. Как и в первом случае координаты трансмембранных участков отличаются незначительно (наибольшее отличие по координатам было найдено в 4 участке), также есть один случай полного совпадения координат (см. 8).