Трансмембранные белочки

Для выполнения заданий был получен белок UPF0182 protein CE0802 из бактерии Corynebacterium efficiens (strain DSM 44549 / YS-314 / AJ 12310 / JCM 11189 / NBRC 100395). На uniprot об этом белке особо ничего не написано, что грустно :(. Но доступны последовательность и предсказание структуры. Сама же бактерия принадлежит роду Corynebacterium. Этот род содержит грам-положительные и, в основном, аэробные бактерии.

OPM

Для работы был выбран задезайненный трансмембранный β-бачонок TMB2.3. На uniprot ссылка отсутсвует. Индефикатор pdb 6x1k

Толщина гидрофобной части была измерена в программе PyMol и составила 24.2 Å. В среднем, один β-тяж состоит из 8 аминокислотных остатков. Координаты трасмембранных участков вторичных структур представлены ниже:

1( 9- 15), 2( 23- 31), 3( 38- 43), 4( 50- 60), 5( 66- 75), 6( 82- 93), 7( 100- 106), 8( 114- 122)

Толщина гидрофобной части       24.2 Å
Угол изгиба                     14°
ΔG                              -28.5 ккал/моль
Топология                       субъединица А (внеклеточный N-конец)
Качество                        ЯМР
PDB Индефикатор                 6x1k
Количство вторичных ТМ структур 8
Uniprot                         :(

На картинке представлены измерения трансмембранного участка. p-сторона направлена вниз.

DeepTMHMM - 6X1K выдача

Последовательность. Топология может быть скачана в форматах .gff3 и .3line

По оси x отложены номера остатков, а по y разные вещи, в зависимости от верхнего или нижнего рисунков. На верхнем рисунке представлена пренадлежность остатка к той или иной топологии, а на нижнем - вероятность принадлежности к этой топологии.

• Beta - предсказания β-тяжей. Было предсказано 8 тяжей.
• Periplasm - межмембранный участок. Было предсказано 4 участка между мембранами.
• Outside - экстраклеточный участок. Было предсказано 4 внеклеточных участка.
• Signal - сигнальный участок. Был предсказан всего 1.

Предсказанная топология

>6X1K_1|Chain | BETA
MQDGPGTLDVFVAAGWNTDNTIEITGGATYQLSPYIMVKAGYGWNNSSLNRFEFGGGLQYKVTPDLEPYAWAGATYNTDNTLVPAAGAGFRYKVSPEVKLVVEYGWNNSSLQFLQAGLSYRIQP
SSSSSSSSSSPBBBBBOOOOOBBBBBBBBBPPPPPBBBBBBBBBBOOOOOOBBBBBBBBBPPPPPPPBBBBBBBBOOOOOOOOBBBBBBBBBPPPPPBBBBBBBBOOOOOOBBBBBBBBBPPPP

##gff-version 3
# 6X1K_1|Chain Length: 124
# 6X1K_1|Chain Number of predicted TMRs: 8
6X1K_1|Chain    signal      1   10
6X1K_1|Chain    periplasm   11  11
6X1K_1|Chain    Beta sheet  12  16
6X1K_1|Chain    outside     17  21
6X1K_1|Chain    Beta sheet  22  30
6X1K_1|Chain    periplasm   31  35
6X1K_1|Chain    Beta sheet  36  45
6X1K_1|Chain    outside     46  51
6X1K_1|Chain    Beta sheet  52  60
6X1K_1|Chain    periplasm   61  67
6X1K_1|Chain    Beta sheet  68  75
6X1K_1|Chain    outside     76  83
6X1K_1|Chain    Beta sheet  84  92
6X1K_1|Chain    periplasm   93  97
6X1K_1|Chain    Beta sheet  98  105
6X1K_1|Chain    outside     106 111
6X1K_1|Chain    Beta sheet  112 120
6X1K_1|Chain    periplasm   121 124

DeepTMHMM - Y802_COREF выдача

Последовательность. Топология может быть скачана в форматах .gff3 and .3line

• Membrane - мембранный участок. Было предсказано 7 участков.
• Inside - внутриклеточный участок. Было предсказано 4 внутриклеточных участка.
• Outside - внеклеточный участок. Было предсказано 4 внеклеточных участка. Интересно, что C-концевой внеклеточный участок очень длинный (~700 а.о.). Скорее всего, это связано с работой AlphaFold, так как если он сомневается в том, как свернуть тот или иной участок, то он и не сворачивает его вовсе.

Предсказанная топология

>sp|Q8FRF9|Y802_COREF | TM
MATGLTPPPQPIKRPPKAVTWIIGIIALLVLVTPLTVGFYTDWLWFGEVDYRGVFSTVIVTRIILFIVFALLAGFVTWLAGYFTIRLRPDDLTAFDAESPVFQYRQMIENSLRRILIIVPIFVGLLGGLVGQRSWQTVQLFLNREPFGVEDQQFGMDYGFYAFTLPMLRLITSSLSTLLVVAFIIALVGHYLLGGIRPGNQMTGQKAFISRGARAQLAVTAGLWMLVRVATYWLERYDLLTRENATFTGAGYTDINAHLPAKIILMVISIIVAVAFFSAIFLRDLRIPGLAVVLLVLSSVVVGAVWPLMLERFSVQPNRAEKESEYISRNIESTRFAYGITDDEVTYIENWGAGGATNAEVAADEATISNIRLLDPQILSPTFTQQQQLRNFYGFPEQLAMDRYEVDGELRDFVVAARELDPNSLQQNQQDWINRHTVYTHGNGFIAAQANQVDEVARDVGSTRGGYPVYTVSDLQTNARAAESEDAEELGIMVEQPRIYYGPLIASAADGKDYAIVGDTGDGPVEYDTDSTSYTYDGEGGVGIGNLFNRAAFALRYQEMNMILSDRVGSESKILFERDPRTRVEKVAPWLTTDSKSYPAVIDGSIKWIVDGYTTLSSLPYATRTSLTEATLDSVVVDNFQQPLLTEEVGYIRNSVKAVVDAYDGTVELYEFDSEDPVLKAWRGVFPDVVQPESEISNELRDHLRYPEDMFKVQREMLSRYHVEDAGTFFTNDAFWSVPNDPTAPEGRQEMKQPPYYVVAADPDTGESSFQLITPFRGLQREFLSAHMTASSDPDNFGKITVRVLPTGAVTQGPKQAQDAMMSSDQVAQDQTLWRGSNDLFNGNLLTLPVGGGEILYVEPIYSQRRDQESAFPKLLRMLVFYKGQVGYAPTIAEALSQVGIDPAAAQDIEVVEEDGTVTVPDVNATEDADATTDGEDETPAAPAAPAGSEAEGIEAINEALRNLEAARDGSFEEYGRALDALDRAVESYQGAGTAE
IIIIIIIIIIIIIIIIIIMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMOOOOOOOOOOOOOOOOOOOMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIMMMMMMMMMMMMMMMMMOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMIIIIIIMMMMMMMMMMMMMMMMMMOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO

##gff-version 3
# sp|Q8FRF9|Y802_COREF Length: 996
# sp|Q8FRF9|Y802_COREF Number of predicted TMRs: 7
sp|Q8FRF9|Y802_COREF    inside  1   18              
sp|Q8FRF9|Y802_COREF    TMhelix 19  39              
sp|Q8FRF9|Y802_COREF    outside 40  58              
sp|Q8FRF9|Y802_COREF    TMhelix 59  80              
sp|Q8FRF9|Y802_COREF    inside  81  114             
sp|Q8FRF9|Y802_COREF    TMhelix 115 135             
sp|Q8FRF9|Y802_COREF    outside 136 166             
sp|Q8FRF9|Y802_COREF    TMhelix 167 189             
sp|Q8FRF9|Y802_COREF    inside  190 216             
sp|Q8FRF9|Y802_COREF    TMhelix 217 233             
sp|Q8FRF9|Y802_COREF    outside 234 262             
sp|Q8FRF9|Y802_COREF    TMhelix 263 282             
sp|Q8FRF9|Y802_COREF    inside  283 288             
sp|Q8FRF9|Y802_COREF    TMhelix 289 306             
sp|Q8FRF9|Y802_COREF    outside 307 996

PPM

Предсказание с помощью PPM было проделано на Y802_COREF, pdb. Были заданы следующие параметры запуска:

Number of membranes:    1
Type of membrame:       GP inner membrane (т.к. _сorynebacterium_ грам положительны)
Allow curvature:        No
Topology (N-ter):       Inside (по предсказанию DeepTMHMM)
Heteroatoms:            No

Были получены модель и результаты:

Толщина гидрофобной части       30.9 ± 0.9 Å
Угол изгиба                     9 ± 0°
ΔG                              -119.4 ккал/моль
Количство вторичных ТМ структур 7

Координаты трасмембранных участков вторичной структуры представлены ниже:

1( 17- 40), 2( 59- 84), 3( 115- 135), 4( 167- 192), 5( 213- 235), 6( 261- 282), 7( 285- 305)

На картинке представлены измерения трансмембранного участка. p-сторона направлена вниз.

Сравнение результатов

	DeepTMHMM	PPM
1	19-39	17-40
2	59-80	59-84
3	115-135	115-135
4	167-189	167-192
5	217-233	213-235
6	263-282	261-282
7	289-306	285-305

Можно сказать, что результаты алгоритмов очень похожи. Однако, DeepTMHMM старается сужать трансмембранные участки. То есть α-спирали предсказанные PPM на пару-тройку а.о. длиннее. В принципе, можно порадоваться. Два алгоритма дали практически одинаковый результат, а AplhaFold хорошо себя проявил на трансмембранных участках (всё синенькое). Интересующие нас, трансмембранные, участки были хорошо предсказаны AlphaFold'ом, поэтому можно сказать, что на результат работы PPM предсказание структуры повлиять не должно было. Хотя кто его знает... :)

TCDB

6x1k: 1.B.6

• 1 - каналы/поры
• B - боченковые
• 6 - семейство OmpA-OmpF поринов (OOP)

Так как данная структура была задезайнена, полный код получить не удалось.

Y802_COREF: не нашлось :( Искал по ID Q8FRF9