Сравнение предсказаний трансмембранных участков в бета-листовом белке

В базе данных OPM выбрал белок, содержащий β-листы: Porin MspA (Порин MspA | pdb: 1uun | uniprot: MSPA_MYCS2). В его функции входит проведение катионов, ионов Fe3+, аминокислот, фосфатов. Играет важную роль в транспортировке бета-лактамаз и гидрофильных фторхинолоновых антибиотиков, таких как норфлоксацин и хлорамфеникол.

Type Transmembrane
Class Beta-barrel transmembrane
Superfamily Mycobacterial Porin (MBP)
Family Mycobacterial Porin (MBP)
Species Mycolicibacterium smegmatis
Locallization Bacterial Gram-positive outer membrane
Субъединицы пурина

Порин представлен восемью идентичными субъединицами, следующий этап - предсказание трансмембранных участков. Для этого из uniprot получили последовательность белка и, используя сервис DeepTMHMM, получили результаты:

Как можем видеть результаты далеки от истины, так как данный пример иллюстрирует недостаток сервиса. Мы проанализировали последовательность одной субъединицы, а наш порин представлен комплексом из β-листов и предсказание становится невозможным, раз так, придется взять другой белок.

Запасным вариантом был P pilus tip assembly PapC-PapD-PapK-PapG, structure 1 (pdb:7lhg, uniprot: PAPC_ECOLX)

Type Transmembrane
Class Beta-barrel transmembrane
Superfamily Fimbrial usher porin
Family Fimbrial usher porin
Species Escherichia coli
Locallization Bacterial Gram-negative outer membrane

sequence

Сравнение трансмембранных участков
OPM DeepTMHMM
1( 145- 156), 1(175-181)
2( 168- 180), 2(195-203)
3( 181- 189), 3(210-216)
4( 208- 215), 4(235-241)
5( 223- 229), 5(251-257)
6( 241- 247), 6(263-274)
7( 336- 343), 7(365-370)
8( 357- 364), 8(385-390)
9( 371- 377), 9(399-404)
10( 385- 391), 10(412-417)
11( 399- 404), 11(426-431)
12( 421- 427), 12(448-452)
13( 435- 442), 13(463-468)
14( 470- 477), 14(498-503)
15( 485- 491), 15(513-518)
16( 503- 510), 16(531-535)
17( 522- 528), 17(549-554)
18( 538- 545), 18(565-570)
19( 552- 557), 19(580-584)
20( 564- 571), 20(592-596)
21( 580- 586), 21(608-613)
22( 597- 604), 22(624-630)
23( 611- 617), 23(638-644)
24( 624- 635) 24(652-657)

В итоге столкнулись с той же проблемой, что и в прошлый раз. Хотя здесь вклад одной субъединицы на порядок превосходит вклад второй, однако результаты предсказания сервисов сильно разнятся. Конечно, есть участки, которые практически совпадают [OPM;DeepTMHMM]:{ 20(564-571); 18(565-570) }, таких не больше семи, в основном они скорее попадают в промежутки друг друга. Из чего делаем вывод, что сервис лучше использовать на белках, представленных единственной субъединицей. Для мало-мальской визуализации приведу таблицу с перекрытиями:

Сравнение предсказаний трансмембранных участков в альфа-спиральном белке

Для этого задания расматриваться будет белок: Bacteriorhodopsin-I (Бактериородопсин I, pdb: 4pxk, uniprot: BACR1_HALMA, последовательность, функционал - управляемый светом протонный насос)

Type Transmembrane
Class Alpha-helical polytopic
Superfamily Rhodopsin-like receptors and pumps
Family Microbial and algal rhodopsins
Species Haloarcula marismortui
Locallization Archaebacterial membrane
Сравнение трансмембранных участков
OPM DeepTMHMM
1(7-29) 1(9-27)
2(39-60) 2(40-60)
3(78-96) 3(75-95)
4(106-125) 4(106-126)
5(135-157) 5(139-157)
6(177-199) 6(180-195)
7(205-219) 7(210-225)

На сей раз в нашем белке только одна субъединица и результаты можно начать сравнивать. До пятого отрезка отличия не превышают пять аминокислотных остатков, однако на последних двух отрезках степень различия резко возрастает. Модель DeepTMHMM по большей степени вложа в представление OPM. В заключение, DeepTMHMM - хорший сервис для предсказания трансмембранных участков, однако необходимо знать с чем работаешь, ибо сервис не настроен на предсказание комплексов, представленных более чем одной субъединицей.