Трансмембранные белки

Сравнение предсказаний трансмембранных участков в бета-листовом белке

Я нашел бесподобный белок иммунной системы человека — мембраноатакующий комплекс (Membrane attack complex, PDB: 6H04; единого UniProtID нет, у белка много доменов, расскажу про них ниже: CO5_HUMAN, CO6_HUMAN, CO7_HUMAN, CO8A_HUMAN, CO8B_HUMAN, CO8G_HUMAN, CO9_HUMAN).

Membrane attack complex, PDB: 6H04
Рис. 1. Слева: схема мембраноатакующего комплекса, источник: Wikipedia. Справа: Визуализация мембраноатакующего комплекса (PDB: 6H04) при помощи PyMOL, окрас по вторичной структуре.

Почему он крут? Потому что он входит в систему комплемента человека (отдел иммунной системы, сам белок локазлизован в цитоплазматичексой мембране) и способен формировать поры в клетках-мишенях, что приводит к их лизису и быстрой гибели. Он состоит из комплекса четыре комплементарных белка (C5b, C6, C7 и C8, образуют «горб» на основной структуре) и множества копий белка С9, который и образует эту мега-пору. Ссылки на эти домены и приведены в списке из UniProt ID. Список трансмембранных доменов приведен в таблице ниже (табл. 1).

Tilt TM Segment 1 TM Segment 2 TM Segment 3 TM Segment 4
B 54 406-409 - - -
C 17 202-207 210-214 329-336 339-344
F 14 222-228 231-235 350-356 359-363
G 10 217-224 244-250 363-370 374-380
H 15 214-222 245-251 362-369 374-381
I 18 214-221 245-252 361-369 374-381
J 20 214-221 245-252 361-369 374-381
K 22 214-221 245-252 361-369 374-381
L 23 214-221 245-252 361-369 374-381
M 25 214-222 245-252 361-370 374-381
N 24 214-222 244-251 362-370 374-380
O 25 215-223 244-251 362-370 374-380
P 12 216-223 244-251 362-370 374-380
Q 24 215-223 244-251 362-370 374-380
R 23 215-223 244-251 362-370 374-380
S 21 215-223 244-250 362-370 374-380
T 20 215-223 244-251 362-370 374-380
U 18 215-223 244-251 362-370 374-380
V 17 215-222 245-251 362-370 374-380
W 16 214-221 245-252 361-369 374-381
X 17 214-221 245-252 361-368 374-381

Табл. 1. Список тансмембранных доменов мембраноатакующего комплекса.

Далее со страницы PDB этого белка была получена его последовательность, которую я подал на вход DeepTMHMM. Грустно, конечно, но согласно предсказаниям, у этого белка нет доменов внутри мембраны, о чем однозначно говорит вывод программы. Что поделать :( Но это можно объяснить тем, что β-листы образуют пору довольно большого диаметра, так что программа, очевидно, посчитала весь белок находящимся вне мембраны. К тому же, в закреплении в мембране совсем не участвуют α-спирали.

Видимо, поскольку DeepTMHMM ничего не нашел, графическую визуализацию результатов получить не удалось. Но ничего, в следующем задании точно получится!


Сравнение предсказаний трансмембранных участков в альфа-спиральном белке

Мне достался белок MDTH_BLOFL, последовательность которого была получена из UniProt (и доступна по ссылке). Это Р-шликопротеин, или белок множественной лекарственной устойчивости (Multidrug resistance protein) из семейства ABC-переносчиков. Этот белок входит в состав АТФ-зависимых мембранных транспортеров, который во многом неспецифично выкачивает лекарственные препараты из клетки. Конкретно для этого белка показано, что он отлично выкачивает противоопухолевые препараты из раковых клеток, из-за чего его ингибиторы используются в противоопухолевой терапии.

Со страницы в UniProt была получена модель белка, предсказанная AlphaFold, и подана на вход PPM 3.0. N-конец (и С-конец) белка расположены в цитоплазме (Topology (N-ter) — in, если верить структуре и описанию в Wikipedia). Сам белок расположен во внутренней мембране Грам-отрицательной бактерии (Gram-negative bacteria inner membrane, как указано на странице в UniProt), поэтому количество мембран указано как одна. Предсказание программы в формате PDB доступно по ссылке (рис. 2). На том же рис. 2 показаны предсказания DeepTMHMM.

Multidrug resistance protein, PPM 3.0
Рис. 2. Справа: Графическая выдача DeepTMHMM. Слева: Визуализация белка множественной лекарственной устойчивости, полученная при помощи PPM 3.0 и покрашенная по вторичной структуре при помощи PyMOL.

Текстовая выдача DeepTMHMM доступна по ссылке, но вкратце: найдено 12 трансмембранных α-спиралей (как и в PPM 3.0). Текстовая выдача PPM 3.0 представлена в табл. 2. Координаты α-спиралей, предсказанных двумя моделями, совпали с точностью до 2-3 аминокислот, что очень радует. Более того, предсказаниям PPM 3.0 можно верить, опираясь на практически 100% вероятность предсказания трансмембранных доменов.

Субъединица Tilt Участки
Трансмембранные аминокислотные остатки
A 24 12-34, 37, 47-70, 73, 75-96, 98-122, 124, 133-159, 162-184, 198, 202, 205-206, 209-233, 246-269, 271-295, 298-324, 333-358, 366, 368-389
Трансмембранные сегменты со вторичной структурой
A 0 1(12-34), 2(47-70), 3(76-95), 4(100-121), 5(134-159), 6(164-184), 7(211-233), 8(246-269), 9(274-294), 10(299-323), 11(333-358), 12(368-389)

Табл. 2. Текстовая выдача PPM 3.0, содержащая координаты трансмембранных участков белка множественной лекарственной устойчивости.