Мембранные белки.

1.База данных OPM.

В базе данных ОРМ (Orientation of Proteins in Membranes; эта БД содержит предсказания о положении белков относительно мембраны) был найден выданный мне белок с идентификатором 4xdj (цепь В). Этот трансмембранный белок TREK2 образует калиевые каналы в клетках человека.

Рис.1. Структура белка 4xdj

Известно, что двухпоровые калиевые каналы, такие как рассматриваемый белок TREK-2 (KCNK10/K2P10), изменяют возбудимость нейронов в ответ на различные стимулы: растяжение, взаимодействие с жирными кислотами, изменение рН и на взаимодействие с некоторыми другими веществами. Точный механизм регуляции пока не известен. Ссылка на статью http://www.rcsb.org/pdb/results/results.do?tabtoshow=Current&qrid=EAAA36DB

Помимо того, что было необходимо определить положение выданного белка 4xdj (цепь В), нужно было также рассмотреть любой белок, в трансмембранной части которого не α-спирали, а β-листы. Для этого был отобран белок 3о44 (Cytolysin and hemolysin HlyA Pore-forming toxin), представляющий из себя токсин, который формирует поры в клеточных мембранах, полученный из холерного вибриона.

	4xdj	3о44
Классификация	Тип: Трансмембранные белки Класс: α-спиральные политопные белки Суперсемейство: 1.1.012 Ионные каналы VIC Семейство: 1.1.012 Двухпоровые каналы	Тип: Трансмембранные белки Класс: β-бочонковые трансмембранные белки Суперсемейство: 1.3.025 Токсины, формирующие поры Семейство: 1.3.25.02 Альфа-гемолизин
Толщина гидрофобной части мембраны	32.2 ± 0.7 Å	24.6 ± 0.0 Å
Координаты трансмембранных спиралей	1 ( 75- 95), 2( 187- 215), 3( 238- 263), 4( 299- 327)	1( 291- 297), 2( 304- 310)
Среднее количество остатков в одной трансмембранной спирали (или одном β-тяже) белка.	≈27	6
Расположение	Плазматическая мембрана эукариот	Секретируемый
Изображение (p-сторона мембраны направлена вверх)

2. Анализ предсказания трансмембранных спиралей.

Далее необходимо было оценить корректность предсказания трансмембранного белка 4xdj серверами TMHMM и Phobius. В связи с тем, что сам белок (а точнее каждая из его цепей) имеют длину 282 а.о., а в БД ОРМ координаты тм спиралей превосходят эти значения (что может быть связано с тем, что отсчет начинается не с 1 позиции), корректное сравнение предсказания этого белка из БД ОРМ с предсказанием, полученным другими программами, не представляется возможным. Поэтому было решено проделать все для другого белка 3ddl (цепь А), являющегося ксантородопсином, который находится на внешней мембране у грам-отрицательных бактерий. Координаты трансмембранных спиралей белка: 1(15-37), 2(47-67), 3(91-108), 4(123-141), 5(152-171), 6(191-210), 7(227-247).

Рис.4 Изображение белка 3ddl.

На вход была подана вторичная последовательность белка.

Выдача TMHMM.

Рис.4 Описание выдачи ТМНММ. "TMhelix" - трансмембранная часть белка, "inside" - часть белка, обращенная внутрь (к цитоплазме), "outside" - часть белка, обращенная во внешнюю среду.

График показывет вероятности локализации той или иной части белка по отношению к мембране. На оси ординат отображены соответсвующие вероятности, а на оси абсцисс - число а.о. белка. Красный цвет соответствует трансмембранным частям, розовый - частям, обращеннным во внешнюю среду, и синий, соответственно, - тем, что обращены внутрь клетки.

Рис.5 Графическая выдача программы ТМНММ.

Сравнив эталонное предсказание, представленное в БД ОРМ с выдачей программы ТМНММ, видим, что количество трансмембранных спиралей было предсказано верно – семь штук. Их координаты неплохо совпали, со среднем отклонением в 3 а.о.

Выдача Phobius.

Рис.6 Описание выдачи Phobius. "TRANSMEM" - трансмембранная часть белка, "CYTOPLASMIC" - обращенная в цитоплазму часть белка, "NON CYTOPLASMIC" - часть белка, обращенная во внеклеточную среду. 

График по смыслу аналогичен графику ТМНММ за исключением цветовой гаммы:серому цвету соответствует трансмембранная часть белка, зеленому - цитоплазматическая, синему - наружная. Сигнальный пептид отмечается красным цветом.

Полученное предсказание выдало наличие семи тм спиралей, со средним отклонением 2.6. что ненамного лучше результата, полученного ТМНММ.

В заключение можно сказать, что результаты работы обеих программ практически одинаковы, но хоть и количество тм спиралей было найдено верно, координаты для подавляющего большинства были найдены неточно.

3. База данных TCBD.

В данном задании было необходимо найти в БД  TCBD не был найден выданный белок из задания 1 4xdj, зато был найден белок 3о44. Идентификатор белка 3о44 в БД

TCBD : 1.C.14.1.1.
1 Класс каналы/поры
1.С  Подкласс Порообразующие токсины
1.C.14 – Семейство Цито-гемолизины.