Таблица 1. Параметры трех трансмембранных бета-спиралей и трех трансмембранных альфа-баррелей белков:
PDB ID | Тип | Какая мембрана | Толщина гидрофобной части | Медиана числа остатков в одном трансмембранном участке |
2UUH | Спираль | Мембрана эндоплазматического ретикулума, H. Sapiens | 29.4 ± 1.1 | 19.5 |
2m0b | Спираль | Плазматическая мембрана, H. Sapiens | 31.8 ± 2.5 | 23 |
4B4A | Спираль | Внутренняя мембрана, Aquifex aeolicus | 30.4 ± 1.2 | 21,5 |
2qdz | Баррель | Внешняя мембрана грамотрицательных бактерий, Bordetella pertussis | 24.4 ± 1.1 | 10,5 |
2lme | Баррель | Внешняя мембрана грамотрицательных бактерий, Yersinia enterocolitica | 23.4 ± 2.2 | 9 |
2jk4 | Баррель | Внешняя митохондриальная мембрана, H. Sapiens | 23.4 ± 2.3 | 7,5 |
Дан белок "Протонный симпортер L-фукозы" (L-fucose-proton symporter fucP) 3O7P из E. Coli, которая принадлежит к филуму Proteobacteria. В NCBI был проведен поиск с помощью PSI-BLAST по базе refseq, исключив находки из данного филума и эукариот. Были выбраны первые 12 хитов. Полученный файл в формате fasta.
Таблица 2. Описание структуры протонного симпортера L-фукозы (идентификатор PDB 3O7P, цепь A)
PDB ID | Организм | Тип мембраны | ТС-код | Угол наклона спиралей (β-тяжей) к нормали | Количество трансмембранных спиралей (β-тяжей в бочонке) |
3O7P | Escherichia coli | Внутренняя | 2.A.1.7.1 | 6° | 12 |
Построим множественное выравнивание отобранных гомологов с помощью Muscle. Для этого сначала
открыли fasta-файл в JalView.
Добавили новую пустую строку аннотации и назвали ее "TM_REAL".
Переместили исходный белок, для которого есть структура, в верхнюю строку выравнивания.
Прикрепили к нему структуру и, используя появившуюся связь между последовательностью и
структурой, пометили участки выравнивания, отвечающие трансмембранным спиралям в белке
со структурой в строке-аннотации буквой "М".
Добавили к выравниванию предсказание трансмембранных спиралей, выдаваемых программой TMHMM,
для гомолога WP_008506886.1| fucose permease [Mucilaginibacter paludis].
Взяли последовательность гомолога и получили для него результат предсказания TMHMM.
Ниже приведено изображение, выданное программой TMHMM для соответствующего гомолога:
Создали новую строку аннотации и назвали ее "TM_PREDICTED", после чего нанесли вручную участки,
предсказанные TMHMM, в эту строку.
Выбрали цветовую схему, позволяющую визуально различать гидрофобные и гидрофильные остатки.
Затем установили "By Conservation" (20%).
полученный файл в формате JAR
Покрутим белок так, чтобы его часть, ориентированная в n-сторону мембраны оказалась снизу,
а ориентированная в p-сторону - сверху. Ниже приведено соответствующее изображение:
Выбранная цветовая схема окрашивает более гидрофильные остатки
синим цветом, а более гидрофобные - красным. Порог консервативности - 20%
Изображение с полным выравниванием репрезентативной выборки
Как оказалось, в данном белке относящиеся к трансмембранным спиралям участки крайне консервативны,
а консервативность участков между самими спиралями ниже.
В трансмембранных спиралях есть как заряженные, так и полярные полярные остатки.
Положение предсказанных альфа-спиралей на выравнивании почти полностью совпадает с реальными, отмеченными для исследуемого белка.
Я считаю, что небольшие различия могут быть вызваны тем, что в белке много гидрофобных аминокислот,
которые затрудняют определение трансмембранных участков.