Практикум 12

1. Знакомство с базой данных OPM

Для этого практикума был выбран белок внешней мембраны хлоропласта OEP21 - главный канал для транспорта метаболитов в этой мембране. Его идентификатор в Uniprot Q9SM57, в PDB - 7BGH.

Толщина гидрофобной части белка: 19.4 А (из OPM)

Число гидрофобных участков: 9

Координаты гидрофобных участков: 1( 3- 7), 2( 14- 20), 3( 30- 35), 4( 46- 52), 5( 60- 67), 6( 83- 90), 7( 104- 110), 8( 152- 158), 9( 171- 175)

Среднее количество остатков в одном бета-тяже: 5.67

Локализация: внешняя мембрана хлоропласта

Рис. 1: структура OEP21. Изображение получено в Jmol. Голубым отмечена цитоплазматическая сторона мембраны, красным - обращенная в межмембранное пространство хлоропласта

2. DeepTMHMM

Сервер предсказывает локализацию участков белка по первичной структуре. Для каждого белка сгенерировано несколько графиков, каждый из которых характеризует определенную локализацию (например, "внутри мембраны" и "снаружи мембраны"). На графиках по оси x отложена координата белка, по оси y - вероятность такой локализации белка в этом участке.

YFKL_BACSU

Рис. 2: графическая выдача для белка с альфа-спиралью

Текстовая выдача

Розовый график отражает вероятность того, что участок находится внутри от мембраны, голубой - снаружи от мембраны, красный - внутри мембраны. Так, для моего белка предсказано 12 трансмембранных участков, а также внеклеточное расположение N и C концов.

Рис. 3: графическая выдача для белка с бета-листом

Текстовая выдача

Предсказание вышло не очень точным, что можно понять по низким вероятностям на некоторых участках белка. Появился желтый график signal в начале последовательности - возможно, некоторый сигнальный мотив, а также розовый график заменился на зелёный, обозначающий периплазму (достаточно справедливо, наш белок находится во внешней мембране хлоропластов, и лежащее внутрь от неё пространство гомологично периплазме). Неправильно предсказано количество трансмембранных участков, а также очень неточно предсказана их локализация (по сравнению с тем, что можно найти в OPM).

3. PPM

Мне был выдан белок YFKL_BASCU (O34597) - Uncharacterized MFS-type transporter YfkL (неохарактеризованный транспортер MFS-типа) из сенной палочки.

Алгоритм был запущен со следующими параметрами:

Number of Membranes: 1

Type of membrane: Gram-positive bacteria inner membrane (белок из сенной палочки, а значит, вариантов, что это за мембрана, не так много

Allow curvature: no

Topology (N-ter): in (определено DeepTMHMM)

Рис. 4. Предсказанная структура. Красным показана внутренняя часть мембраны, синим - внешняя.

Толщина гидрофобной части белка: 32.3

Число гидрофобных участков: 12

Координаты гидрофобных участков: 1( 6- 29), 2( 44- 66), 3( 71- 91), 4( 97- 120), 5( 128- 153), 6( 160- 180), 7( 207- 233), 8( 249- 269), 9( 275- 295),10( 301- 325),11( 332- 357),12( 364- 385)

Среднее количество остатков в одном бета-тяже: 22.4

4. Сравнение результатов

Для альфа-спирального белка предсказания вышли довольно схожими: трансмембранных участков вышло одинаковое количество, и концевые участки определились с одной и той же стороны от мембраны.

Alpha-fold модель альфа-спирального белка имеет высокое качество (почти все спиральные участки имеют уровень достоверности > 90%). Предсказание можно назвать успешным

Рис. 5: Структура, предсказанная альфа-фолдом

Предсказание для бета-листового белка достаточно сильно отличается от имеющейся структуры: в предсказании 11 трансмембранных участков, в то время как в существующей структуре их 9.