Отчет за практикум 12

1. Базa данных OPM

В базе данных OPM я нашла трансмембранный белок с β-листами: Invasin. Он находится во внешней мембране бактерии Yersinia pseudotuberculosis.

Идентификатор PDB	4e1t
Идентификатор Uniprot	INVA_YERPS
Тип	Трансмембранный
Класс	Трансмембранный бета-бочонок
Суперсемейство	Автотранспортер
Семейство	Автотранспортер-3
Вид	Yersinia pseudotuberculosis
Локализация	Внешняя мембрана грамотрицательных бактерий
Толщина гидрофобной части белка в мембране	25.6 Å
Число субъединиц	1
Координаты трансмембранных участков	1(150-157), 2(166-175), 3(183-191), 4(197-206), 5(211-220), 6(229-238), 7(241-249), 8(270-277), 9(287-292),10(313- 321),11(328- 333),12(343- 351)
Среднее количество остатков в одном β-тяже	8-9

**Рис. 1** Изображение структуры белка Invasin, полученное в PyMOL. Красным выделена положительно заряженная часть мембраны, синим - отрицательная.

2. DeepTMHMM: Предсказание трансмембранных элементов по последовательности белка

Мне был выдан белок с индентификатором ARCD_HALS3. Это аргинин/орнитиновый антипортер ArcD из археи Halobacterium salinarum. Я скачала его последовательность в формате FASTA и трехмерную структуру. Затем я запустила сервис DeepTMHMM.

Текстовая выдача для α-спирального белка: A_results.md. Графический результат можно увидеть на Рис 2.

**Рис. 2** Предсказание трансмембранных элементов α-спирального белка ARCD_HALS3. Ось абсцисс - координаты белка, ось ординат - вероятность определённой локализации белка. Красным выделены трансмембранные участки, розовым - внутриклеточные участки, синим - внеклеточные. Всего было предсказно 12 трансмембранных α-спиралей. Оба конца белка располагаются с внутренней стороны мембраны.

Также я запустила DeepTMHMM для найденного ранее мной β-листового белка INVA_YERPS. Его последовательность можно увидеть здесь. Текстовая выдача: B_results.md. Графический результат можно увидеть на Рис 3.

**Рис. 3** Предсказание трансмембранных элементов β-листового белка INVA_YERPS. Красным обозначен бета-слой (мембранный), зеленым - периплазматический слой, синим - внеклеточный слой, оранжевым - сигнал локализации. Было предсказано 12 трансмембранных участков, оба конца белка располагаются с внутренней стороны мембраны.

3. PPM: Предсказание положения выданного белка в мембране

Я запустила сервис PPM для выданного мне белка со следующими параметрами: Number of Membranes = 1, Type of membrane = Archaebacteria cell membrane (т.к. белок из археи), Allow curvature = no, Topology (N-ter) = in (из результата работы DeepTMHMM).

Результат:

Толщина гидрофобной части	28.8 ± 1.0 Å
Энергия Гиббса переноса	-82.6 kcal/mol
Угол изгиба	20 ± 0°
Координаты трансмембранных участков	1( 20- 41), 2( 45- 64), 3( 74- 103), 4( 117- 137), 5( 138- 154), 6( 161- 179), 7( 203- 224), 8( 252- 267), 9( 271- 290),10( 323- 344),11( 412- 426),12( 444- 464)
Среднее количество остатков в одной a-спирали	20

**Рис. 4** Предсказаная локализация белка ARCD_HALS3 в мембране. Изображение получено в PyMOL.

4. Сравнение алгоритмов предсказания трансмембранных участков

Результаты работы DeepTMHMM для белка ARCD_HALS3 схожи со структурной информацией из БД OPM и предсказанием сервера PPM. Верно предсказано 12 трансмембранных участков, концы белка локализованы во внутренней части. В AlphaFold большая часть спиралей имеет высокую достоверность предсказания, вероятно поэтому результаты работы программ совпали.

Для β-листового белка INVA_YERPS результат предсказания программой DeepTMHMM тоже совпал с данными из OPM, были предсказаны все 12 трансмембранных участков.