Трансмембранные белки
База данных OPM
Для изучения структуры трансмембранных белков был использован белок 1UAZ Archaerhodopsin-1. Это протонная помпа, которая активируется под воздействием света. Может взаимодействовать с бактериоруберином. На рисунке 1 представлены его изображение, структура и расположение в мембране. Красным цветом показана внешняя часть мембраны, а синим - внутренняя.
С помощью поиска по уровням классификации было необходимо найти любой белок, в трансмембранной части которого находятся бета-листы и описать оба белка по заданным параметрам. В качестве белка с бета-листами был выбран 1UUN Porin MspA. Первый описанный порте во внешней мембране Mycobacteria.
В таблице ниже приведены описания белков, а также изображения их расположения по отношению к мембране.
| Белок | 1UUN | 1UAZ |
| Название | Porin MspA | Archaerhodopsin-1 |
| Классификация | Type: 1. Transmembrane
Class: 1.3. Beta-barrel transmembrane Superfamily: 1.3.026. Mycobacterial Porin (MBP) (n=16,S=16) 1.B.24 (TCDB) Family: 1.3.26.01. Mycobacterial Porin (MBP) (n=16,S=16) 1.B.24 (TCDB) Species: Mycobacterium smegmatis Localization: Bacterial Gram-positive outer membrane |
Type: 1. Transmembrane
Class: 1.1. Alpha-helical polytopic Superfamily: 1.1.001. Rhodopsin-like receptors and pumps Family: 1.1.01.01. Microbial and algal rhodopsins 3.E.1 (TCDB) Species: Halobacterium sp. Localization: Archaebacterial membrane |
| Толщина гиброфобной части мембраны | 40.7 ± 2.1 A | 31.8 ± 1.3 A |
| Трансмембранные спирали/бета-тяжи (а.о.) | 8 таких субъединиц: 1(74-83), 2(111-119) | 1(15-38), 2(48-68), 3(86-104), 4(111-133), 5(138-160), 6(179-197), 7(207-230) |
| Среднее количество остатков в одной спирали/тяже | 8 | 18 |
| Локализация | Внешняя мембрана грамм-отрицательной бактерии Mycobacteria | Мембрана Archaeabacteria |
| Изображение белка |  |  |
Анализ предсказания трансмембранных спиралей
В данном задании было необходимо оценить корректность работы сервисов TMHMM и Phobius, предназанченнных для предсказания трансмембранных участков белков. Для этого оба сервиса были запущены для белка 1UAZ, и полученные результаты были сохранены в текстовом и графическом видах. На рисунках ниже представлена выдача программы TMHMM. Рассмотрим для начала текстовый формат. Первые несколько строк - статистика различных параметров для данного белка, таких как длина последовательности, число предсказанных трансмембранных участков, среднее количество аминокислот в одной цепи и т.д. Также установлена следующая система обозначений: TMhelix - трансмембранная часть белка, inside - часть белка, обращенная в цитоплазму, outside - часть белка, обращенная наружу, далее идет перечисление координат для соответствующих участков. Графическое представление отражает вероятности того, что та или иная часть белка находится в определенном взаимоотношении с мембраной. На оси Y отображены соответсвующие вероятности, а на оси Х - аминокислотные остатки белка. Красным цветом показаны предполагаемые трансмембранные части, розовым - части, обращеннные наружу, синим - части, обращенные внутрь.
Для нашего белка TMHMM предсказал 7 трансмембранных частей, 4 наружних и 4 внутренних, что соответствует информации, содержащейся в базе данных OPMR. Координаты предсказанных трансмембранных спиралей совпадают с настоящими достаточно хорошо с погрешностью в среднем 5-6 а.о.
Рассмотрим теперь выдачу Phobius. В тестовом формате заданы следующие обозначения: TRANSMEM - трансмембранная часть, CYTOPLASMIC - часть белка, обращенная в цитоплазму, NON CYTOPLASMIC - часть белка, обращенная наружу. В графическом формате все аналогично предыдущей программе с некоторым изменением цветовой схемы: серый - трансмембранная часть белка, зеленый - цитоплазматическая, синий - наружняя. На этот раз программа также предсказала 7 трансмембранных участков. Точность предсказанных координат чуть выше, чем при работе сервиса TMHMM: погрешность составляет в среднем 4-5 а.о. Для данного белка обе программы сработали неплохо, однако точность работы сервиса Phobius в данном случае выше.
База данных TCBD
В следующем задании было необходимо найти описания исследуемых белков в базе данных TCBD (Transporter Classification Database). Эта база предоставляет детальную классификацию мембранных транспортных белков, объединяя как функциональные, так и филогенетические данные. В ней представлена информация для более чем 600 семейств транспортных белков. Транспортные системы классифицируются на основе 5 критериев, каждому из которых соответсвует один из 5 символов TC-кода. В норме TC-код состоит из 5 компонентов: V.W.X.Y.Z. V (число) указывает на класс транспортера (например канал, первичный активный транспортер и т. п.), W (буква) указывает на подкласс, X (число) - на семейство, Y (число) - на подсемейство, а Z соответсвует собственно транспортеру со специфическими субстратами. Белок 1UAZ в этой базе данных не представлен, но зато там есть информация по второму белку, 1UUN. 1UUN имеет следующий TC-код: 1.B.24.1.1. Пояснения: 1: Класс каналы/поры (Channels/Pores); 1.B: Подкласс порины бета-бочки (бета-Barrel Porins); 1.B.3: Семейство микобактериальных поринов. Информации по подсемействам нет.