Мембранные белки
База данных OPM
Для работы мне был выдан транспортный белок L-фукозо-протонный симпортер fucP (L-fucose-proton symporter fucP) с идентификатором PDB 3O7Q. Структура данного белка взята из бактерии Escherichia coli, он пронизывает ее внутреннюю мембрану и выполняет симпортный (сопутствующий) транспорт L-фукозы и протонов внутрь клетки. На странице базы данных Orientations of Proteins in Membranes (OPM) я ввела в поле поиска PDB идентификатор и вышла на страницу с данными о расположении белка в мембране. Затем я с помощью поиска по уровням классификации нашла белок 3OHN, трансмембранная часть которого представлена β-листами, а не α-спиралями как у предыдущего белка. Далее я сравнила два белка между собой по параметрам, указанным в таблице 1.
| Таблица 1. Параметры белков 3O7Q и 3OHN | |||||
| ID PDB | Толщина гидрофобной части мембраны |
Координаты трансмембранных спиралей/β-тяжей |
Среднее число остатков на одну спираль/один β-тяж |
Наклон | Мембрана |
| 3O7Q | 30.7 ± 1.3 Å | 28-49, 64-85, 90-110, 118-142, 152-177, 210-228, 260-281, 300-320, 324-344, 348-373, 381-405, 412-430. |
22 | 6° | внутренняя |
| 3OHN | 21.2 ± 1.1 Å | 141-150, 162-172, 175-183, 198-207, 215-220, 235-242, 329-337, 350-357, 363-371, 377-384, 392-397, 413-420, 429-435, 483-490, 498-504, 516-523, 530-536, 548-555, 575-582, 588-595, 602-610, 621-629, 633-641, 647-654. |
8 | 5° | внешняя |
Ниже представлены изображения исследуемых белков. Наружная сторона мембраны заряжена положительно, поэтому она обозначена как p - сторона (от англ. positive). Внутренняя сторона мембраны, наоборот, заряжена отрицательно и обозначается как n - сторона (от англ. negative).
Анализ предсказания трансмембранных спиралей
Сперва воспользуемся сервисом TMHMM. На вход я ввела FASTA последовательность белка с идентификатором PDB 3O7Q, скаченную с сайта PDB, указала расширенный формат вывода с графиками и нажала на кнопку "Submit". В результате я получила следующее изображение, на котором красными линиями отмечена область, где белок находится внутри мембраны, синими линиями - внутри клетки, розовыми линиями - в наружней среде. Горизонтальная ось представляет собой аминокислотную последовательность, а по вертикальной оси откладывается вероятность того, что аминокислотный остаток расположен внутри мембраны, в наружней среде или в цитоплазме. А также я получила таблицу с предсказанными координатами (данные приведены ниже, в таблице 2).
Теперь воспользуемся сервисом Phobius. На вход я подала ту же FASTA последовательность, установила формат вывода с графиками и отправила запрос. В результате я получила следующее изображение, на котором серым цветом отмечена область, где белок находится внутри мембраны, зелеными линиями - внутри клетки, синими линиями - в наружней среде. Горизонтальная ось представляет собой аминокислотную последовательность, а по вертикальной оси откладывается вероятность того, что аминокислотный остаток расположен внутри мембраны, в наружней среде или в цитоплазме. Также я получила таблицу с предсказанными координатами, которые приведены в таблице 2.
| Таблица 2. Сравнение предсказаний трансмембранных спиралей | |
| Сервис | Координаты трансмембранных спиралей |
| OPM | 28-49, 64-85, 90-110, 118-142, 152-177, 210-228, 260-281, 300-320, 324-344, 348-373, 381-405, 412-430. |
| TMHMM | 21-41, 61-83, 88-110, 120-142, 155-177, 212-234, 260-282, 292-314, 327-346, 351-373, 382-404, 414-431. |
| Phobius | 21-41, 61-85, 92-111, 117-134, 155-177, 210-228, 262-282, 294-315, 327-345, 351-373, 385-405, 411-431. |
На мой взгляд оба сервиса сработали отлично. Они точно определили количество трансмембранных спиралей, оба указали, что N и C концы белка обращены внутрь клетки. Есть местами существенные различия в 7-8 аминокислотных остатка, но в основном встречаются ошибки в 1-3 остатка.
База данных Transporter Classification Database (TCBD)
Я перешла на сайт базы данных TCBD и ввела в поле поиска идентификатор 3O7Q. Данный белок обнаружился в базе данных TCBD, причём ему соответствует идентификатор 2.A.1.7.1:
- 2 - Транспортеры, управляемые электрохимическим потенциалом (electrochemical-potential-driven transporters)
- 2.A - Транспортеры или переносчики (унипортеры, симпортеры и антипортеры) (transporters or carriers (uniporters, symporters and antiporters))
- 2.A.1 - Надсемейство крупных посредников (major facilitator superfamily)
- 2.A.1.7 - Фукозо-протонный симпортер (fucose,H+ symporter)
Затем я ввела в поле поиска идентификатор 3OHN, и для него сервер выдал идентификатор 1.B.11.3.9:
- 1 - Поры и каналы (pores and channels)
- 1.B - Порины, содержащие преимущественно β-тяжи (b-strand porins)
- 1.B.11 - Fimbrial usher порин, располагающийся на внешней мембране (outer-membrane fimbrial usher porin)
- 1.B.11.3.9 - Usher белок fimD, располагающийся на внешней мембране (outer membrane usher protein fimD)