Трансмембранные белки

Задание 1. База данных OPM

Белок с альфа-спиралями в трансмембранном пространстве - Blue-light absorbing proteorhodopsin (4knf)

Толщина гидрофобной части белка в мембране	28.4 ±- 1.5 A
Координаты трансмембранных спиралей	Subunits: 5 1( 28- 50), 2( 62- 81), 3( 91- 109), 4( 123- 143), 5( 148- 166), 6( 189- 207), 7( 218- 238) 1( 28- 50), 2( 61- 81), 3( 91- 109), 4( 122- 142), 5( 148- 166), 6( 188- 207), 7( 218- 238) 1( 28- 49), 2( 61- 81), 3( 91- 109), 4( 122- 142), 5( 148- 166), 6( 188- 207), 7( 218- 238) 1( 28- 49), 2( 62- 81), 3( 91- 109), 4( 123- 143), 5( 148- 166), 6( 191- 207), 7( 218- 238) 1( 28- 49), 2( 62- 81), 3( 91- 109), 4( 124- 143), 5( 148- 165), 6( 191- 207), 7( 218- 238)
Среднее количество остатков в одной трансмембранной спирали	20.6
Положение	Внутренняя мембрана Грам-отрицательной бактерии

Белок с бета-листами в трансмембранном пространстве - Outer membrane protein A (OMPA) (1bxw)

Толщина гидрофобной части белка в мембране	25.4 ± 1.9 A
Координаты трансмембранных спиралей	Subunits: 1 1( 7- 15), 2( 35- 44), 3( 51- 58), 4( 76- 85), 5( 93- 101), 6( 120- 130), 7( 137- 145), 8( 160- 169)
Среднее количество остатков в одной трансмембранной спирали	9.5
Положение	Внешняя мембрана Грам-отрицательной бактерии

Задание 2. Анализ предсказания трансмембранных спиралей

Последовательность белка Blue-light absorbing proteorhodopsin (4knf) в fasta-формате была подана на вход сервису TMHMM. Выдача оказалась следующей:

# sp|Q9AFF7|PRRB_PRB02 Length: 251
# sp|Q9AFF7|PRRB_PRB02 Number of predicted TMHs:  7
# sp|Q9AFF7|PRRB_PRB02 Exp number of AAs in TMHs: 153.43582
# sp|Q9AFF7|PRRB_PRB02 Exp number, first 60 AAs:  36.87104
# sp|Q9AFF7|PRRB_PRB02 Total prob of N-in:        0.86117
# sp|Q9AFF7|PRRB_PRB02 POSSIBLE N-term signal sequence
sp|Q9AFF7|PRRB_PRB02	TMHMM2.0	inside	     1     4
sp|Q9AFF7|PRRB_PRB02	TMHMM2.0	TMhelix	     5    22
sp|Q9AFF7|PRRB_PRB02	TMHMM2.0	outside	    23    31
sp|Q9AFF7|PRRB_PRB02	TMHMM2.0	TMhelix	    32    50
sp|Q9AFF7|PRRB_PRB02	TMHMM2.0	inside	    51    62
sp|Q9AFF7|PRRB_PRB02	TMHMM2.0	TMhelix	    63    85
sp|Q9AFF7|PRRB_PRB02	TMHMM2.0	outside	    86    99
sp|Q9AFF7|PRRB_PRB02	TMHMM2.0	TMhelix	   100   122
sp|Q9AFF7|PRRB_PRB02	TMHMM2.0	inside	   123   141
sp|Q9AFF7|PRRB_PRB02	TMHMM2.0	TMhelix	   142   164
sp|Q9AFF7|PRRB_PRB02	TMHMM2.0	outside	   165   188
sp|Q9AFF7|PRRB_PRB02	TMHMM2.0	TMhelix	   189   211
sp|Q9AFF7|PRRB_PRB02	TMHMM2.0	inside	   212   222
sp|Q9AFF7|PRRB_PRB02	TMHMM2.0	TMhelix	   223   245
sp|Q9AFF7|PRRB_PRB02	TMHMM2.0	outside	   246   251

Сервис предсказал 7 трансмембранных спиралей (Number of predicted TMHs). В целом предсказанные границы близки к настоящим, почти совпадают границы 1 и 5 сабюнитов: 28-50 и 148-166 в ОРМ - 32-50 и 142-164 в TMHMM. Предсказан сабюнит перед первым (в ОРМ) с границами 5-22, пропущен 4 сабюнит 123-143.

Ниже приведена графическая выдача TMHMM. По оси Х отложена кордината аминокислоты в аминокислотной последовательности от N к C концу, по Y - вероятность этой аминокислоты оказаться в трансмембранной части (красная линия), красными блоками нарисовано предположительное положение трасмембранных участков в последовательности, синей линией изображена вероятность участка последовательности находиться во внутренней стороне мембраны, розовым цветом - во внешней.

Посмотрим на выдачу сервиса Phobius. Он предсказал 6 трансмембранных спиралей. Phobius не предсказал сабюнит до первого, в отличие от TMHMM. Третий и четвертый сабюниты базы ОРМ 3( 91- 109), 4( 123- 143) в выдаче Phobius превратились в один сабюнит 99-125. Границы остальных спиралей близки к настоящим.

ID   sp|Q9AFF7|PRRB_PRB02
FT   SIGNAL        1     20       
FT   REGION        1      3       N-REGION.
FT   REGION        4     14       H-REGION.
FT   REGION       15     20       C-REGION.
FT   TOPO_DOM     21     29       NON CYTOPLASMIC.
FT   TRANSMEM     30     50       
FT   TOPO_DOM     51     61       CYTOPLASMIC.
FT   TRANSMEM     62     79       
FT   TOPO_DOM     80     98       NON CYTOPLASMIC.
FT   TRANSMEM     99    125       
FT   TOPO_DOM    126    145       CYTOPLASMIC.
FT   TRANSMEM    146    165       
FT   TOPO_DOM    166    184       NON CYTOPLASMIC.
FT   TRANSMEM    185    211       
FT   TOPO_DOM    212    222       CYTOPLASMIC.
FT   TRANSMEM    223    244       
FT   TOPO_DOM    245    251       NON CYTOPLASMIC.

Посмотрим на графическое изображение Phobius. По оси Х отложена координата аминокислоты, по оси Y - вероятность для данного участка оказаться сигнальным пептидом (красная линия), цитоплазматическим участком (зеленой линией), нецитоплазматическим участком (синим цветом) и трансмембранным участком (серым цветом).

Работа Phobius показалась более правдоподобной. Оба сервиса ошиблись в районе 5-6 сабюнитов, но TMHMM к тому же предсказал несуществующий сабюнит перед первым.

Задание 3. База данных TCDB

Для белка с альфа-спиралями по ID Q9AFF7 найдена запись 3.E.1.6.12. Цифра 3 в начале значит, что это основной активный транспортер, использующий первичные источники энергии: химические, электрические и солнечные. 3.E значит, что он используют световую энергию для управления транспортированием растворенного вещества. 3.Е.1 - Семейство ион-транслоцирующих микробных родопсинов (MR), далее цифра 6 обозначает подсемейство, а последняя цифра 12 указывает на конкретный белок.

Для белка с бета-листами найдена запись 1.B.6.1.1. Цифра 1 означает, что белок относится к канальным фасилитаторам, то есть катализирует облегченную диффузию (с помощью энергонезависимого процесса) путем прохождения через трансмембранную водную пору или канал без подтверждения механизма, опосредованного носителем. Далее 1.B - класс бета-листовых поринов, 1.B.6 - семейство OmpA-OmpF поринов, дальше цифра 1 - подсемейство, и последняя цифра указывает на данный белок.