Занятие 12. Трансмембранные белки

1. База данных OPM

Исследуемые белки:

Последовательность действий:

1. С помощью поиска по уровням классификации в базе данных OPM найдите любой белок, содержащий в трансмембранной части alpha-спирали.
Поищите какой-нибудь интересный! :)

2. Для этого белка определите:
☆ Толщину гидрофобной части белка в мембране: можно измерить в Jmol, если скачать с сайта представление белка в мембране (правая кнопка мыши => measure => distance; в PDBTM надо фон сделать черным); следите чтобы отрезок между атомами, выбранными для измерения, был перпендикулярен плоскости мембраны!
Можно использовать информацию о толщине гидрофобной части из БД OPM, но нужно понимать (и отвечать на коллоквиуме), откуда это число берется.
☆ Координаты трансмембранных спиралей (номера остатков, погруженных в мембрану, указаны в БД).
☆ Среднее количество остатков в одной трансмембранной спирали (или одном beta-тяже) белка.
☆ В какой мембране находится белок (например, "внешняя мембрана бактерии" и т.п.).

3. С помощью поиска по уровням классификации найдите любой белок, в трансмембранной части которого не альфа-спирали, а бета-листы.
Выполните для него действия из п. 2.

4. Полученные параметры для двух белков приведите на сайте в виде двух таблиц (в их заголовках укажите названия и идентификаторы белков).

5. Получите изображения обоих белков, где p-сторона мембраны будет направлена вверх, а вторичная структура будет хорошо видна.
Приведите изображения на странице с подписью, желательно расположить их под соответствующими таблицами, чтобы было сразу понятно, где какой белок.

Ссылка на БД ОРМ

1. Трансмембранный белок с альфа-спиралями: 2rh1 (Beta-2 adrenergic receptor, inactive state, dimer) - Бета-2 адренорецептор.

Рис.1 Изображение белка 2RH1 в Jmol

2RH1:

Табл.1 Информация о белке 2RH1

2. Трансмембранный белок с бета-тяжями: 5dqx (Outer membrane phospholipase A, dimer) - внешнемембранная фосфолипаза А.

Рис.2 Изображение белка 5DQX в Jmol

5DQX:

Табл.2 Информация о белке 5DQX

2. Анализ предсказания трансмембранных спиралей

Цели задания: оценить корректность предсказания сервисов TMHMM и Phobius.

1. Запустите сервисы TMHMM TMHMM и Phobius для описанного вами в задании №1 альфа-спирального белка.
Сохраните результаты в графическом и текстовом видах для обоих программ. Приведите графики на сайте; в подписи к рисункам опишите подробно, что показано по осям и что каким цветом окрашено.

2. На качественном уровне опишите, насколько совпадают результаты программ TMHMM и Phobius друг с другом и реальной структурной информацией из БД OPM (результаты задания №1). Есть ли спирали, полностью "не замеченные" предсказывающими программами или, наоборот, лишние предсказания?

3. (*, не обязательно) Опишите, в чем состоит различие алгоритмов TMHMM и Phobius. Пользуетесь обзорными статьями или статьями по данным программам.

Для определения альфа-спиралей в первом случае используем ТМНММ. При запуске программа выдала следующее:

Результат TMHMM

Далее приведены таблица и гарфик ТМРММ:

Табл.3 Таблица, выданная программой ТМРММ

1-я строчка: длина белка
2-я строчка: число предсказанных альфа-спиралей
3-я строчка: ожидаемое число аминокислотных остатков, котрые входят в альфа-спираль
4-я строчка: ожидаемое число аминокислотных остатков, котрые входят в альфа-спираль, из первых 60-ти
5-я строчка: вероятность того, что N-конец уходит в цитоплазму
6-я строчка: возможность того, что N-конец является сигнальной последовательностью

Последующие строчки соотносят координаты белковой последвательности с принадлежностью (или непринадлежностью) к трансмембранной альфа-спирали.

Рис.3 График, выданный программой ТМРММ

На графике ось ОХ - координаты аминокислотных остатков белка, а OY - вероятность. Красная линия показывает вероятность оказаться трансмембранным участком, розовая - внешним, а синяя - внутренним. В целом, предсказание является довольно точным. ТМРММ правильно определили число трансмембранных участков и пости верно определил их местоположение.

Во втором случае используем Phobius.

При запуске программа выдала следующее:

Далее приведены таблица и гарфик Phobius:

Табл.4 Таблица, выданная программой Phobius

Phobius выдает таблицу, в которой показана разметка белка на участки: цитоплазматичекий и не цитоплазматический. Та пара чисел, которые расположены между ними - координаты трансмембранных участков.

Рис.4 График, выданный программой Phobius

Оси OX и OY аналогичны тем, что были в предыдущей программе. Серая область обозначает трансмембранный участок, зеленая линия - вероятность данного фрагмента белка оказаться цитоплазматическим, а синяя - не цитоплазматическим.
Данное предсказание так же является очень точным. Предсказаны 7 трансмембранных участков, координаты которых указаны точно, только эти фрагменты короче действительных.

3. База данных TCDB

TCDB

Поиск прошел успешно только по первому белку 2RH1 - бета-2 адренорецептору.
ссылка
Идентификатор в БД - 9.A.14.3.5
В БД все белки поделены на суперсемьи (TC-superfamilies). Бета-2 адренорецеторы относятся к суперсемейству транспортер-опсин-G белок-связанных рецепторов (ТОГ) - Transporter-Opsin-G protein-coupled receptor (TOG) Superfamily.

Идентификатор семейства белка:
9.A.14 - The G-protein-coupled receptor (GPCR) Family

9.A.14 The G-protein-coupled receptor (GPCR) Family

© Cherkashina Anastasia 2018