Практикум 7

Трансмембранные белки

β-листовой белок

В качестве трансмембранного белка, состоящего из β-листов, я решил выбрать Outer membrane adhesin/invasin OpcA.

  • Type: Transmembrane (3 classes)
  • Class: Beta-barrel transmembrane (36 superfamilies)
  • Superfamily: OM adhesion protein (n=10,S=12) (1 families) 1.B.65 (TCDB) PF07239
  • Family: OM adhesion protein OpcA (2 proteins) 1.B.65 (TCDB) PF07239 IPR009876 PDBsum
  • Species: Neisseria meningitidis (25 proteins)
  • Localization: Bacterial Gram-negative outer membrane (421 proteins)
  • PDB ID: 1k24
  • Uniprot: Q51227_NEIME

Менингококк (Neisseria meningitidis) — вид грамотрицательных бактерий рода Neisseria. OpcA — белок, который является ключевым фактором вирулентности этой бактерии; он обеспечивает адгезию с рецепторами на поверхности клеток эпителия человека, а затем — инвазию через мембрану. Эти бактерии вызывают менингит и сепсис.

Рис. 1 Белок наружной мембраны адгезин/инвазин OpcA. Красным показана наружная сторона внешней мембраны.

Трансмембранные участки: 1(9-17), 2(33-42), 3(49-57), 4(89-98), 5(108-117), 6(136-147), 7(153-165), 8(189-199), 9(206-215), 10(244-252)

Рис. 2 График результатов DeepTMHMM состоит из двух частей: на верхней схеме показана предсказанная топология белка, а на нижнем графике — вероятности принадлежности аминокислот к разным состояниям. Зелёным цветом обозначены внутриклеточные участки, синим — внеклеточные, красным — трансмембранные сегменты, а оранжевым — сигнальный пептид, который программа корректно отличает от трансмембранных доменов, несмотря на его гидрофобность. Как можно видеть, алгоритм достаточно уверен в своих предсказаниях.

Как можно видеть на таблице ниже, алгоритм верно нашёл все 10 бета-листов с погрешностью в ±5 аминокислотных остатков, что является очень хорошим результатом.

Рис. 3 Координаты мембранных бета-листов.

α-спиральный белок

Мне был выдан следующий альфа-спиральный трансмембранный белок — Leucine transporter LeuT, outward-facing substrate-free conformation.

  • Type: Transmembrane (3 classes)
  • Class: Alpha-helical polytopic (156 superfamilies)
  • Superfamily: APC (Amino acid-Polyamine-organoCation) superfamily (14 families) CL0062
  • Family: Neurotransmitter: sodium symporter (54 proteins) 2.A.22 (TCDB) PF00209 IPR000175 PDBsum
  • Species: Aquifex aeolicus (53 proteins)
  • Localization: Bacterial Gram-negative inner membrane (1251 proteins)
  • PDB ID: 3f3a
  • Uniprot: O67854_AQUAE

LeuT представляет собой мембранный белок-транспортёр из бактерии Aquifex aeolicus, принадлежащий к широко распространённому семейству NSS (Neurotransmitter:Sodium Symporters). Его ключевая функция заключается в симпорте — совместном переносе лейцина и ионов натрия внутрь клетки, используя энергию электрохимического градиента натрия. LeuT служит модельным объектом для изучения механизма действия антидепрессантов, поскольку структурно похож на человеческие транспортеры нейромедиаторов, которые эти препараты блокируют, препятствуя обратному захвату сигнальных молекул.

Рис. 4 Белок LeuT.

Трансмембранные участки: 1(14-22), 2(40-63), 3(91-124), 4(166-183), 5(194-215), 6(240-255), 7(279-298), 8(338-364), 9(379-395), 10(399-422), 11(447-473), 12(482-500)

Рис. 5 График результатов DeepTMHMM. Опять можно видеть, что алгоритм весьма уверен в своих предсказаниях.

Алгоритм опять дал достаточно точное предсказание, найдя 12 альфа-спиралей с погрешностью в координатах в ±5 аминокислотных остатков.

Рис. 6 Координаты мембранных альфа-спиралей.

Подводя итог — для двух рассматриваемых белков алгоритм DeepTMHMM дал достоверные предсказания.