Трансмембранные белки


Знакомство с базой данных OPM
Был выбран белок Poly-beta-1,6-N-acetyl-D-glucosamine export protein - Экспортный белок поли-бета-1,6-N-ацетил-D-глюкозамина, находящийся на наружной мембране грамотрицательных бактерий. Uniprot - PGAA_ECOLI, PDB - 4Y25
Толщина гидрофобной части 23.8 Å
Координаты трансмембранных участков 1(517-528), 2(540-548), 3(555-563), 4(577-584), 5(591-596), 6(607-615) , 7(622-627), 8(646-654), 9(661-667),10(678-685),11(695-703), 12(720-729),13(740-751), 14(760-770),15(778-786),16(796-806)
Среднее количество остатков в одном β-тяже белка ~9
Локализация Внутренняя мембрана грамотрицательных бактерий

Рис.1. Изображение белка p-сторона направлена вниз

DeepTMHMM: Предсказание трансмембранных элементов по последовательности белка
Рис.2 Результат работы DeepTMHMM на α-спиральном белке PQIA_ECOLI
По оси абсцисс отложена последовательность аминокислотных остатков белка, а по оси ординат - вероятность принадлежности остатков к частям белка, расположенных: со стороны цитоплазмы (розовый), с внешней стороны клетки (голубой) или же внутри мембраны (красный).
3line gff3
Рис.3 Результат работы DeepTMHMM на β-спиральном белке PGAA_ECOLI
Выдача полностью аналогична предыдущей, с тем лишь отличием, что показана принадлежность к трансмембранным частям белка (красный), периплазме (зеленый), сигнальному пептиду (оранжевый) или части, располагающейся со стороны цитоплазмы (голубой).
3line gff3

PPM: Предсказание положения выданного белка в мембране Выданный белок - Intermembrane transport protein PqIA (трансмембранный транспортный белок PqIA), принадлежащий Escherichia coli (strain K12).

Рис.4. Параметры PPM


Толщина гидрофобной части 27.8 ± 1.5 Å
Координаты трансмембранных участков 1( 53- 67), 2( 96- 120), 3( 141- 163), 4( 172- 188), 5( 254- 272), 6( 301- 324), 7( 347- 366), 8( 381- 399)
Среднее количество остатков в одном β-тяже белка ~20
Локализация Внутренняя мембрана грамотрицательных бактерий

Рис.5. Изображение белка, p-сторона мембраны направлена вниз


4. Сравнение алгоритмов предсказания трансмембранных спиралей
α-спиральный белок
DeepTMHMM PPM
1 55-71 53-67
2 99-121 96-120
3 138-157 141-163
4 174-189 172-188
5 255-275 254-272
6 304-325 301-324
7 347-371 347-366
8 380-400 381-399

β-листовой белок
DeepTMHMM OPM
1 520-530 517-528
2 538-547 540-548
3 556-565 555-563
4 576-584 577-584
5 589-598 591-596
6 607-616 607-615
7 620-628 622-627
8 646-654 646-654
9 660-666 661-667
10 678-685 678-685
11 696-703 695-703
12 721-728 720-729
13 743-750 740-751
14 760-768 760-770
15 779-787 778-786
16 795-803 796-806


Из сравнительных таблиц видно, что результаты алгоритмов очень близки: общее число и положение трансмембранных структур совпадают. В обоих случаях между работой алгоритмов нет значимых различий смещений в чью-либо сторону по результатам. Однозначно судить о том, влияет ли на работу PPM уровень достоверности модели AplhaFold, так как сам по себе уровень достоверности на большей части модели достаточно высок, а по результатам работы PPM не было обнаружено какого-либо чёткого смешения в предсказании, которое одинаковым образом распространялось бы на весь результат работы

База данных TCDB
Белок PQIA_ECOLI имеет ТС-код 9.A.69.1.1: 9 - Не полностью охарактеризованные транспортные системы; A - унипортеры, антипортеры, симпортеры (подкласс); 153 - Семейство межмембранных фосфолипидных транслоказ (IMPL-T).
Белок PGAA_ECOLI имеет ТС-код 1.B.55.1.1: 1 - Канал; В - предполагаемый белок-транспортер; 55 - Семейство полиацетилглюкозаминовых поринов (PgaA).