Мембранные белки

Анализ множественного выравнивания

В этом практикуме рассматривали белок с идентификатором в PDB 4rym. Это белок-транслокатор бактерии Bacillus cereus штамма ATCC 14579.

Рис. 1. Изображение белка 4rym в базе OPM (Orientation of Proteins in the Membrane). Красная линия и выше — часть белка снаружи мембраны, синяя и ниже — внутри.

Для множественного выравнивания выбрали с помощью BLAST 22 белка: 10 из бактерий, 6 из архей, 6 из эукариот. Выровняли последовательности алгоритмом Muscle. Файл с выравниванием

Результаты работы TMHMM для одного из гомологов белка 4rym:

# gi|564799100|ref|WP_023858526.1| Length: 132
# gi|564799100|ref|WP_023858526.1| Number of predicted TMHs:  4
# gi|564799100|ref|WP_023858526.1| Exp number of AAs in TMHs: 88.98864
# gi|564799100|ref|WP_023858526.1| Exp number, first 60 AAs:  31.86578
# gi|564799100|ref|WP_023858526.1| Total prob of N-in:        0.06387
# gi|564799100|ref|WP_023858526.1| POSSIBLE N-term signal sequence
gi|564799100|ref|WP_023858526.1|	TMHMM2.0	outside	     1    22
gi|564799100|ref|WP_023858526.1|	TMHMM2.0	TMhelix	    23    45
gi|564799100|ref|WP_023858526.1|	TMHMM2.0	inside	    46    51
gi|564799100|ref|WP_023858526.1|	TMHMM2.0	TMhelix	    52    74
gi|564799100|ref|WP_023858526.1|	TMHMM2.0	outside	    75    78
gi|564799100|ref|WP_023858526.1|	TMHMM2.0	TMhelix	    79   101
gi|564799100|ref|WP_023858526.1|	TMHMM2.0	inside	   102   107
gi|564799100|ref|WP_023858526.1|	TMHMM2.0	TMhelix	   108   130
gi|564799100|ref|WP_023858526.1|	TMHMM2.0	outside	   131   132

Рис. 2. График, выданный TMHMM.

Белок раскрасили по гидрофобности (рис. 3). Проект в Jalview, где выравнивание соотнесено с реальной структурой (TM_REAL) и предсказанной (TM_PREDICTED), доступен по ссылке.

Рис. 3. Трансмембранный белок. Цветами обозначены разные гидрофобные аминокислоты. n-сторона (наружняя) белка сверху, p-сторона снизу. above identity threshold 40%

Участки трансмембранных доменов достаточно консервативны среди белков из выборки гомологов. Только один трансмембранный альфа-спиральный участок имеется только в белке 4rym — этот белок длиннее своих гомологов. В этих участках встречаются гидрофобные аминокислоты: много триптофана, лейцина, пролина, фенилаланина. Участки между спиралями имеют меньшую консервативность. В них присутствует довольно много аргинина, лизина и гистидина - положительно заряженных аминокислот.

Предсказание TMHMM и трансмембранные участки из базы OPM в основном совпадают (с точностью в 2-3 аминокислоты). Но есть и расхождения. Во-первых, в реальной структуре есть две трансмембранные спирали в начале последовательности, которых не предсказал TMHMM. Это произошло опять же из-за того, что 4rym длиннее своих гомологов. Во-вторых, предсказан один участок, которого нет в OPM. Он консервативный и гидрофобный, вполне похож на трансмембранную спираль (рис. 4, 5).

Рис. 4. Предсказанный трансмембранный участок, которого нет в базе OPM, — в конце выравнивания.

Рис. 5. Предсказанный трансмембранный участок, которого нет в базе OPM (подписаны крайние аминокислоты).

← Назад к четвертому семестру