Практикум 13. Визуализация мембранных белков.
Нам предлагалось найти какой-нибудь белок, который может быть мембранным, предсказать его структуру и визуализировать положение белка в мембране.
Часть 1. Выбор белка
Я очень хотела визуализировать и проверить белок сфингомиелиназу (катализ расщепления сфингомиелина (компонента мембран, особенно важную функцию выполняющего в аксонах нейронов) до фосфохолина и церамида). В лаборатории, где я выполняла курсовую по исследованию ишемии, долгое время исследовали транскрипты гена сфингомиелинсинтазы - фермента обратного действия, и он является интегральным белком комплекса Гольджи, участвует в разных процессах (мембранный транспорт, апоптоз, клеточная пролиферация), но его структур в базах данных я не нашла. Я предположила, что и сфингомиелиназа может быть интегральным белком. Но жизнь оказалась сложнее. Вставлю то, что выдают сервисы об этом белке, ниже.
Поэтому я решила посмотреть на другой белок. В одном из предыдущих практикумов нужно было из предложенного списка ID (определенной GO) выбрать белок и описать с помощью Protein Atlas. Я выбрала белок EBP (Emopamil-binding protein): во-первых, он из списка с GO "биосинтез стеролов", во-вторых, он локализован в ЭПР, в-третьих, RefSeq прямо говорит о том, что это интегральный мембранный белок. Поэтому я и выбрала этот белок.
Часть 2. Предсказание трансмембранных участков
Использовали сервис TMHMM. Для этого из Uniprot взяли последовательность белка EBP_HUMAN (он же 3-beta-hydroxysteroid-Delta(8),Delta(7)-isomerase) и вставили в форму на сайте. Сайт выдал информацию о пяти трансмембранных участках - альфа-цепях.
Часть 3. Визуализация положения в мембране
Я начала искать какие-нибудь структуры, визуализирующие белок в мембране, на сайтах, но не нашла. PDB выдал несколько структур, но не выдавал положения в мембране. Меня это расстроило не очень сильно. С помощью JMol (6OHT) посмотрела положение альфа-спиралей (в одной из цепей), которые выдавал TMHMM, и они явно укладывались в какую-то структуру, скорее всего пронизывающую мембрану.
Наконец, я решила поискать структуры в каких-нибудь статьях и нашла. ([1])
Вот тут явно белок находится в структуре мембраны. Причем интересно, что те части белка, которые TMHMM предсказал как находящиеся в цитозоли, и находятся в цитозоли, а вот те, которые TMHMM опознал как внешние, на самом деле находятся в люмене ЭПР.
Белок интересный, кроме участия в биосинтезе стероидов он участвует в автофагии и формировании олигодендроцитов. Также он может связывать разнообразные фармакологически активные вещества и не давать им встроиться в мембрану разными путями (либо перераспределяя вещества в цитозоли; либо пропуская в люмен ЭПР, а затем следует везикулярно-опосредованный экзоцитоз во внеклеточное пространство). То есть белок может регулировать устойчивость к лекарственным препаратам. Мутации в белке связаны с развитием синдрома Кондрати-Хюнерманна (точечной хондродистрофии), характеризующегося спектром врожденных патологий суставов, глаз и кожи.
Часть 4. Что не так со сфингомиелиназой
TMHMM выдал такой результат, будто бы белок закрепляется в мембране, пройдя "туда-сюда" один раз в области N-конца (то есть одна альфа-спираль по направлению к внутренней стороне мембраны, одна - по направлению к внешней).
Но сервис OPM сообщает, что все сфингомиелиназы с известными структурами являются поверхностными. Поэтому, вероятно, сфингомиелиназа всё-таки не имеет трансмембранных фрагментов.
