На главную страницу четвертого семестра

Предсказание топологии мембранного белка GLYCEROL UPTAKE FACILITATOR


    Строить выравнивание не было смысла, поскольку белок для исследования и белок-прототип совпали
    (SWISS-Prot ID — GLPF_ECOLI, SWISS-Prot AC — P0AER0).

    Для предсказания топологии белка GLPF_ECOLI были использованы два метода:

    1) Данные для построения профиля гидрофобности для аминокислотной последовательности рассматриваемого белка были получены с помощью программы pepwindow пакета EMBOSS (размер окна 19 аминокислот): pepwindow -graph data -length 19 ,
    и затем обработаны в Excel. По построенному графику были определены границы трансмембранных сегментов. Положение трансмембранных сегментов в последовательности, внутренние и внешние петли были размечены с помощью программы GeneDoc по правилу Von Hejne.

    2) Предсказание топологии мембранного белка посредством программы TMHMM.
    При задании аминокислотной последовательности белка GLPF_ECOLI программа выдает список предсказанных трансмембранных сегментов белка и график, на котором изображены как сами сегменты, так и цитоплазматические и внутренние петли и концы в структуре белка. Данный график, на самом деле, сочетает в себе три графика, где трансмембранным сегментам, внутренним и цитоплазматическим петлям и концам соответствуют пики разного цвета.

    Дополнительно в базе данных OPM (Orientations of Proteins in Membranes database) были выделены трансмембранные сегменты в 3D-структуре данного белка.

    Полученные результаты:

    Профиль гидрофобности + таблица с предсказанными разными способами трансмембранными сегментами белка GLPF_ECOLI

    Комментарии относительно определения границ трансмембранных сегментов с учетом гидрофильности/ гидрофобности аминокислотных остатков.

    Выходной файл программы ТМНММ

    Топология белка GLPF_ECOLI, описанная в базе данных OPM для его 3D-структуры 1ldf

    Расположение предсказанных трансмембранных сегментов в аминокислотной последовательности белка


    Обозначения:

    зеленый — трансмембранные сегменты (H), предсказанные почти вручную
    розовый — трансмембранные сегменты (H), предсказанные программой ТМНММ
    голубой — трансмембранные сегменты (H), описанные в базе данных OPM для 3D-структуры GLPF_ECOLI
    "+"  обозначены внешние петли и концы
    "–"  обозначены внутренние петли и концы

    При сопоставлении всех полученных результатов была составлена следующая таблица:

      По профилю
    гидрофобности    		 TMHMM
      Всего предсказано (N). 114 138
    Из них   А. По данным ОРМ находятся внутри мембраны. 106 114
      В. Из них - “торчащие” из мембраны остатки на концах спиралей. 14  6 
      С. Вообще не имеют никакого отношения к трансмембранным спиралям. 8 24
      D.Число непредсказанных остатков, которые по данным ОРМ находятся в мембране. 20 20
      Точность предсказания, A/N. 93% 83%
      Сверхпредсказание, C/N. 7% 17%
      Недопредсказание, D/(L-N), где L — длина последовательности (281 a.o.). 12% 14%


    Обсуждение:
    1. Просмотрев полученные результаты, можно смело утверждать, что в данном случае метод предсказания топологии по профилю гидрофобности является более точным, чем метод, используемый программой ТMHMM.
    2. Высокий процент недоопределения, на мой взгяд можно объяснить пропущенными двумя короткими трансмембранными сегментами (69-75, 204-216).
    3. Я предполагаю, что в случае TMHMM ошибка возникла в результате того, что предсказанные программой трансмембранные участки все до одного имеют "стандартную длину" равную 23 а.о.. На основании этого, TMHMM скорее всего не подходит для обнаружения коротких трансмембранных участков.
    4. Данные OPM были взяты за основу при сравнении, так как метод OPM отличается от двух других методов тем, что расположение отдельных сегментов внутри и вне мембраны определяется с помощью энергетического критерия!

    © Андреева Мария aka mashik, 2006