Особенности мембранных белков

Задание №0

Для трех трансмембранных бета-баррелей и трех трансмембранных альфа-спиральных белков с помощью базы данных ОРМ были определны следующие параметры:

код	Тип	Какая мембрана	Толщина гидрофобной части мембраны в ангстремах	Медиана числа остатков в одном трансмембранном участке
2k0l	Бета-бочка	Внешняя мембрана грам-отрицательной бактерии Klebsiella pneumoniae	24.3 ± 2.3 Å	8,5
1k24	Бета-бочка	Внешняя мембрана грам-отрицательной бактерии Neisseria meningitidis	25.4 ± 1.3 Å	9
2wjr	Бета-бочка	Внешняя мембрана грам-отрицательной бактерии Escherichia coli	23.3 ± 1.5 Å	8,5
2lp1	Альфа-спираль	Плазматическая мембрана эукариота Homo sapiens	23.6 ± 5.6 Å	19
2ka2	Альфа-спираль	Внешняя мембрана митохондрии Homo sapiens	30.8 ± 1.8 Å	21,5
4nv2	Альфа-спираль	Внутренняя мембрана грам-отрицательной бактерии Synechococcus sp.	29.6 ± 2.0 Å	19

Медиана определялась с помощью Excel

Задание №:Отбор гомологов

Был произведен поиск гомологов 4DVE при помощи сервиса blastp по базе refseq с e-value 1. Исходный pdb содержал 3 идентичных цепи. Поиск осуществлялся по последовательности цепи А. В выборку добавлялись белки из по возможности отдаленных организмов, хорошо характеризующих свою таксономическую группу. Предпочтение отдавалось проаннотированным белкам, проассоциированным с последовательностью РНК, чей AC начинается на NP. Лучшие хиты были получены исключительно для Прокариот. Ниже представлен список таксонов прокариотических организмов, чьи белки включены в выборку.

•	bacteria (14)
	o	firmicutes (6)
			Bacillales (2)
			Staphylococcaceae (1)
			Bacillaceae (1)
			Lactobacillales (2)
			Lactococcus (1)
			Streptococcus (1)
			Thermoanaerobacterales (1)
			Clostridiales (1)
	o	proteobacteria (4)
			a-proteobacteria (2)
			Rhizobiales (1)
			Rickettsiales (1)
			g-proteobacteria (1)
			b-proteobacteria (1)
	o	 actinobacteria (1)
	o	 spirochetes (1)
	o	 thermotogales (1)
	o	 chlamydias (1)
•	 archaea (1)

Выравнивания с эукариотами оказались плохими и немногочисленными, поэтому в выборку был добавлен только один организм из этого таксона:

	 Eukaryota; 
		Parabasalia; 
			Trichomonadida; 
				Trichomonadidae; 
					Trichomonas
						Trichomonas vaginalis

Конечная выборка содержала 17 последовательностей. Они былисохранены в fasta формате.

Задание №2: анализ структуры выданного белка

Исследуемый белок был описан с помощью ОРМ

PDB ID	Организм	Тип мембраны	TC-код	Угол наклона спиралей (β-тяжей) к нормали	Количество трансмембранных спиралей (β-тяжей в бочонке)
4DVE	Lactococcus lactis	Плазматическая мембрана грам-положительной бактерии	не найден	13 ± 1°	5

Задание №3: анализ множественного выравнивания трансмембранных белков

Программой MUSCLE было построено выравнивание отобранных гомологов. В программе JalView было проаннотировано положение трансмембранных спиралей. Также положение трансмембранных спиралей было предсказано по гомологу NP_267938.1 из Lactococcus lactis subsp. lactis Il1403 с помощью ТМНММ.

Рис. 1. Выравнивание полученной выборки (кликните для увеличения). Остатки окрашены с помощью стандартной схемы по гидрофобности. Она возрастает от синего к красному. Порог консервативности 20%.

Рис. 2. Структура исследуемого белка. Окраска аналогична Рис. 1. n-сторона мембраны сверху.

Рис. 3. Структура исследуемого белка. Окраска аналогична Рис. 1. n-сторона мембраны сверху.

Рис. 4. Предсказание трансмембранных спирале программой ТМНММ.
Участки, относящиеся к трансмембранным спиралям достаточно консервативны, за исключением первой. Вероятно, она не очень важна для функции белка. Чаще всего встречаются гидрофобные остатки, ткаие как лейцин, изолейцин, валин etc. Они в основном расположены в тех частях спирали, которые ближе к мембране. Встречаются также гидрофильные остатки, они все локализованы ближе к центру белка и, вероятно, нобходимы для фолдинга. Участки между спиралями достатлчно короткие и неконсервативные, за исключением промежутка между второй и третьей спиралью. В предсказании ТМНММ все спирали оказались практически на своих местах, кроме неконсервативной первой спирали. Стоит отметить, что вторая из спиралей не является трансмембранной, поскольку изгибается в толще мембраны, не пересекая поверхности.