Практикум 7. Трансмембранные белки

Дальнейший анализ проводился для белка Na(+)/H(+) antiporter NapA (антипортер протонов и ионов натрия, PDB_ID: 5bz3, UniProt_AC: Q5SIA2) из Thermus thermophilus.
Этот белок ответственен за поддержание pH клетки, а следовательно и гомеостаза организма в целом, расположен во внутренней мембране клетки.
В функциональном состоянии этот белок является димером (рис. 1).

Рис 1. Структура Na(+)/H(+) antiporter NapA, представленная в базе данных PDB (5bz3)
Синими шариками показана цитоплазматическая сторона мембраны, красными - противоположная ей.

Сравнение координат трансмембранных участков белка в OPM и предсказанных DeepTMHMM

В OPM представлены следующие координаты трансмембранных участков: 1( 6- 25), 2( 31- 45), 3( 55- 72), 4( 83- 106), 5( 129- 137), 6( 146- 167), 7( 178- 199), 8( 217- 233), 9( 237- 248),10( 260- 279),11( 290- 314),12( 320- 329),13( 354- 374).

Для того, чтобы предсказать DeepTMHMM трансмембранные участки использовалась белковая последовательность, взятая с UniProt (Q5SIA2).

Предсказание, сделанное DeepTMHMM: DeepTMHMM - Predictions (рис. 2)

Рис 2. Предсказание, сделанное DeepTMHMM. Сверху: наиболее вероятная структура белка. Снизу: вероятность расположения каждой аминокислоты относительно мембраны. Цвета: синий - в периплазме, красный - трансмембранный, розовый - в цитоплазме.

Для удобства сравнения координаты трансмембранных участков записаны в таблицу (таблица 1). Все участки, обозначенные в базе данных OPM были успешно предсказаны DeepTMHMM. Хоть границы не совпадают, но это легко можно объяснить подвижностью мембраны и наклонами альфа-спиралей, что увеличивает реальную длину альфа-спирали внутри мембраны.
В полученных результатах есть 11 хорошо совпадающих участков, но 5 и 10 выбиваются из этого. Для 5 в OPM всего 9 аминокислот, хотя DeepTMHMM предсказал 17, для 10 ситуация противоположная: OPM - 20, DeepTMHMM - 10 аминокислот. Для 10 участка это можно объяснить тем, что DeepTMHMM неправильно обработал заряженные и полярные аминокислоты. Для 5 участка: возможно ошибка из-за метода получения структуры белка.

Таблица 1. Сравнение трансмембранных участков
номер ТМ участка	Координаты в OPM	Предсказанные DeepTMHMM
1	6-25	4-24
2	31-45	30-47
3	55-72	55-75
4	83-106	87-107
5	129-137	116-132
6	146-167	148-168
7	178-199	182-202
8	217-233	216-233
9	237-248	235-248
10	260-279	267-276
11	290-314	293-313
12	320-329	324-343
13	354-374	353-371

Работа с TCDB

TCDB - база данных, посвященная исследованиям трансопртных белков. Рассматриваемый белок в это базе данных имеет код: 2.A.37.2.7

2: первая цифра обозначет тип транспорта, в этом случае это потенциалзависимые поры и каналы.
2.A: Подкласс A - портерный белок (антипортер/симпортер/унипортер)
37: значит переносит моновалентный катион (катионы Na в данном случае), с обменом его на nH⁺.
2.7:подсемейство и указание на сам белок.