Четвертый семестр

Мембранные белки.

Задача — предсказать топологию мембранного белка и сравнить предсказание с ориентированной в мембране 3D-структурой белка-прототипа.

  1. Построение парного выравнивания исследуемого белка и заданного прототипа

    2. По идентификатору PDB (1SU4) на сайте PDB и по идентификатору Uniprot (P04191) в SRS нашла аминокислотные последовательности белка-прототипа. Белок прототип — Кальциевая АТФ-аза кролика, которая участвует в транспорте Ca2+ из цитозоля в просвет ЭПР за счёт Mg-зависимого гидролиза АТФ.
    С помощью программы needle выровняла полученные последовательности: выравнивание.

    В выравнивании 7 гэпов на С-конце, так как последовательность из 1SU4 состоит из 994 аминокислотных остатков, а P04191 - из 1001. Кроме различий в длине в 994-ой позиции стоят разные аминокислоты, первые 993 а.о. совпадают на 100%. Нумерация остатков в двух полседовательностях одинаковая.
    По идентификатору UniProt (Q9DDB8) на сайте SRS получила последовательность заданного белка. Построила, а затем импортировала в GenDoc парное выравнивание этой последовательности и последовательности белка-прототипа из PDB.
    Характеристики выравнивания:
    Длина: 994
    Процент идентичности: 878/994 (88.3%)
    Процент сходства: 950/994 (95.6%)
    Количество гэпов: 0/994 (0.0%)
    Вес выравнивания: 4607.0

  2. Разметка мембранных сегментов на выравнивании.

    3. По идентификатору PDB белка-прототипа нашла описание ориентации белка в мембране в БД Orientations of Proteins in Membranes.

    Большая часть белка обращена в цитоплазму. В файле marking.msf ниже последовательности прототипа добавила последовательность с названием OPM и разметкой ТМ сегментов. Файл выравнивание-2.

    На выравнивании отметила: "H" - мембранные сегменты, "+" - цитоплазматические петли, "-" - обращенные во внеклеточное пространство ЭПР петли. На выравнивании видно, что 5 мембранных сегментов из 10 полностью совпадают у данных белков.

  3. Предсказание топологии заданного белка с помощью наиболее популярной программы (TMHMM)

    4. Предсказали топологию заданного белка с помощью сервера TMHMM.
    Результат предсказания - участки последовательности вхдящие в трансмембранный домен, в петли, обращенные в цитоплазму или во внешнюю среду. Добавила к последовательностям в файле marking.msf еще одну искусственную последовательность TMHMM, отражающую результаты данного предсказания. Текстовый файл формата Clustal.

  4. Оценка качества предсказания

    5. Три домена не было обнаружено, в остальных программа ошибалась.

    Результаты предсказания топологии мембранного белка кальциевой АТФ-азы кролика

      Число а.к. остатков
    Всего а.к. остатков 1001
    Остатки, предсказанные как локализованные в мембране (всего) 155
    Правильно предсказали (true positives, TP) 118
    Предсказали не то, что нужно (а.о. предсказаны как мембранные, а по данным ОРМ таковыми не являются, false positives, FP) 40
    Правильно не предсказали (не предсказаны, и по данным ОРМ не находятся в мембране, true negatives, TN) 769
    Не предсказали то, что нужно (остатки по данным ОРМ находятся в мембране, false negatives, FN) 77
    Чувствительность (sensivity) = TP / (TP+FN) 0,6051
    Специфичность (specificity) =  TN / (TN+FP)  0,9505
    Точность (precision) = TP / (TP+FP)                        0,7468
    Сверхпредсказание = FP/ (FP+TP)      0,2532
    Недопредсказание = FN / (TN+FN)                                            0,0910
    Программа TMHMM не предсказала 3 ТМ участка, 2 из которых меньше 20 а.о., что ябъясняется тем, что программа TMHMM предсказывает ТМ участки длиной не менее 20 а.о. Проценты точности и специфичности достаточно велики.
    ©Лавыш Дарья