В рамках практикума я буду работать с белком LNRN_BACSU.В Uniprot была получена последовательность выбранного белка и его структура

Задание 1. Знакомство с базой данных OPM

В базе OPM был выбран белок, являющийся внеклеточной сериновой протеазой Escherichia coli- Esp P. Функциональный анализ показал, что EspP способна расщеплять пепсин А и фактор свертывания крови V человека. Белок локализирован во внешней мембране бактерии, а погруженная в мембрану часть структуры представляет собой бета-бочонок.

Таб.1Характеристики выбранного белка
Идентфикатор Uniprot ESPP_ECO57
Толщина трансмембранной части белка: 25.1 Å
Координаты трансмембранных участков: 1(1039-1047),2(1062-1069),3(1078-1086),4(1103-1113),5(1117-1125),6(1149-1161),7(1165-1175),8(1204-1214),9(1220-1230),10(1259-1268),11(1272-1279),12(1291-1300)
Количество остатков а/к в одном тяже β-листа: 9
Число трансмембранных структур 12
Локализация Внешняя мембрана грамм-отрицательной бактерии
Письма мастера дзен Рис1. Структура белка 2QOM. Красная линия отделяет внеклеточную среду, а синяя- периплазму.

Задание 2.DeepTMHMM: Предсказание трансмембранных элементов по последовательности белка

Для анализа программой DeepTMHMM были использованы 2 ранее упомянутых белков: LNRN_BACSU (Рис 1) и ESPP_ECO57 (Рис 2). На верхней картинке изображено расположение участков белка в мембране. Красным выделены трансмембранные участки, розовым - внутриклеточные, синим - внеклеточные, оранжевым отмечен сигнал локализации, зеленым - участок периплазмы . На нижнем рисунке для каждого остатка белка показаны вероятности вхождения в одну из этих категорий.Выходит, по оси X - номер аминокислотного остатка, по оси Y - вероятность принадлежности к категории.

Текстовая выдача для LNRN_BACSU и для ESPP_ECO57
Письма мастера дзен Рис2.Предсказание положения участков белка LNRN_BACSU относительно мембраны.
Письма мастера дзен Рис3.Предсказание положения участков белка ESPP_ECO57 относительно мембраны.

Мы видим, что все 6 трасмембарнных участков LNRN_BACSU удалось предсказать

Для ESPP_ECO57 было предсказано 12 трансмембранных участков. Значительная часть белка находится в периплазме.

Задание 3. PPM: Предсказание положения выданного белка в мембране

Используя сервис PPM было получено предсказание положения белка LNRN_BACSU в мембране.

Таб.2Параметры алгоритма
Type of membrane. Gram-positive bacteria inner membrane
Allow curvature. no
Topology (N-ter). in

Тип мембраны был выбран таковым, т.к. белок принадлежит грамположительной бактерии B. Subtilis

Письма мастера дзен Рис 4.Предсказаная локализация белка LNRN_BACSU в мембране. Красным цветом показана положительно заряженная сторона мембраны (направлена наружу). Синим цветом показана отрицательно заряженая сторона мембраны (направлена в сторону цитоплазмы).

Задание 4. Сравнение алгоритмов предсказания трансмембранных спиралей.

Сравним результаты использованных программ и баз данных.

Результаты DeepTMHMM и PPM для белка LNRN_BACSU не совпали. DeepTMHMM предсказал наличие 6 мембранных участков (в Uniprot тоже 6 участков),а PPM предсказал 7, он добавил трансмембарнный участок 6( 328- 341). Это участок, который в легенде предсказания AlphaFold считается надежным.Остальные участки имеют схожик координаты, но отличаются в пределах нескольких аминокислот. В целом, структура предсказанная AlphaFold имеет довольну высокую оценку качества предсказания для большей части белка. Плохо предсказан лишь участок (169-191), который DeepTMHMM был предсказан, как участок за пределами мембраны, поэтому мне кажется, что достоверность модели AlphaFold не повлияло на работу PPM

Что касается ESPP_ECO57: DeepTMHMM предсказал для него 12 трансмембранных участков, что совпадает с информаицей в OPM. Причем участки он предсказал довольно точно, координаты отличаются на пару аминокислот.