Трансмембранные белки

Знакомство с базой данных OPM

Для выполнения данного задания в базе данных OMP я выбрала экспортный белок Поли-бета-1,6-N-ацетил-D-глюкозамина (англ. Poly-beta-1,6-N-acetyl-D-glucosamine export protein). AC в UniProt: P69434; идентификатор PDB 4y25. По ссылке доступна структура белка в формате PDB.


Характеристика Данные
Тип белка Трансмембранный белок, бета-бочонок
Суперсемейство Poly acetyl glucosamine porin
Семейсво Poly acetyl glucosamine porin
Организм Escherichia coli (Кишечная палочка)
Локализация Бактериальная внешняя грам-отрицательная мембрана
Uniprot ID PGAA_ECOLI
Толщина гидрофобного слоя 23.6 Å
Число трансмембранных структур 16
Средняя длина трансмембранных структур 15

Рис. 1 Изображение белка

DeepTMHMM: Предсказание трансмембранных элементов по последовательности белка

Использовав выделеннный мне белок с AC в UniProt Q52813 (англ. General L-amino acid transport system permease protein AapQ) и выбранный мной для первого задания белок с AC в UniProt P69434 при помощи сервиса DeepTMHMM я провела анализ каждого белка. Сервис позволяет предсказать трансмембранные участки белка по первичой структуре.

Каждый цвет на схеме соответствует определенному участку: Beta - бета-слой, periplasm - периплазматический слой, Outside - внеклеточный, Signal - сигнальный пептид. По горизонтали отмечены координаты остатков белка, по вертикали на верхней схеме рисунка - предсказание положения участков белка, нижняя схема показывает вероятность с которой остаток принадлежит той или иной топологии. Для этого белка предсказано 16 трансмембранных участков. N-конец оказался сигнальным, после него следует большой периплазматический участок. С-конец находится так же в периплазматическом слое. Выдача

Рис. 2 "Бета-бочонок" P69434

Обозначения на схеме: membrane - участки белка, находящиеся внутри мембраны, inside - участки расположенные с внутренней стороны мембраны, outside - с внешней стороны мембраны. По горизонтали отмечены координаты остатков белка, по вертикали на верхней схеме рисунка - предсказание положения участков белка, а на нижней схеме - вероятность с которой остаток принадлежит той или иной топологии. Программа предсказала 8 трансмембранных участков. N и C концы находятся с внутренней стороны мембраны. Выдача

Рис. 3 Альфа-спиральный Q52813

PPM: Предсказание положения выданного белка в мембране

Для данного задания я использовала выданный мне белок с AC в UniProt Q52813. Так как мой белок принадлежит грамотрицательной бактерии Rhizobium, никаких дополнительных параметров я не указывала. В соответствии с данными, полученными в предыдущем задании параметр Topology (N-ter) был установлен in.


Характеристика Данные
Толщина гидрофобного слоя 27.2 ± 1.7 Å
ΔGtransfer -82.7 kcal/mol
Угол изгиба структур 11 ± 0°
Число трансмембранных структур 8
Трансмембранные сегменты 1( 29- 48), 2( 95- 117), 3( 134- 158), 4( 189- 209), 5( 224- 243), 6( 267- 285), 7( 327- 347), 8( 370- 394)
Средняя длина трансмембранного сегмента 20
PDB PDB файл

Рис. 4 Предсказание (AAPQ_RHIL3 в мембране р - красная

Сравнение алгоритмов предсказания трансмембранных спиралей

Предскаания в целом схожи. Отличаются в среднем на 1-4 остатка. Количество трансмембранных элементов одинаковое. Спирали находятся в одних и тех же местах.

DeepTMHMM: 1(30-48), 2(96-120), 3(134-156), 4(190-208), 5(228-242), 6(269-284), 7(329-338), 8(367-388)

PPM: 1(29-48), 2(95-117), 3(134-158), 4(189-209), 5(224-243), 6(267-285), 7(327-347), 8(370-394)

Исхдя из структуры белка в AlphaFold структура белка предсказана с очень хорошей точностью, не считая концов, но они не оказывают особого влияния на работу программы PPM.

Рис. 5 3D визуализация AlphaFold

PPM для беталистового белка: 1(517- 528), 2(541- 548), 3(555- 563), 4(577- 584), 5(591- 596), 6(607- 615), 7(622- 627), 8(646- 654), 9(661- 667),10(678- 685),11(695- 703),12(720- 729),13(740- 751),14(760- 770),15(778- 786),16(796- 806)

DeepTMHMM для беталистового белка: 1(520- 530), 2(538- 547), 3(556- 565), 4(576- 584), 5(589- 598), 6(607- 616), 7(620- 628), 8(646- 654), 9(660- 666),10(678- 685),11(696- 703),12(721- 728),13(743- 750),14(760- 768),15(779- 787),16(795- 803)

Предсказания двух алгоритмов схожи, положение отличается в среднем на 1-3 остатка. Количество трансмембранных элементов совпадает. Бета-листы находятся в одних и тех же местах.

База данных TCDB

В базе данных TCDB мною был найден выделенный мне белок с AC в UniProt Q52813 и выбранный мной для выполнения первого задания белок с AC в UniProt P69434. Для первого идентификатор в базе данных TCDB стал 3.A.1.3.8(Q52813), для второго 1.B.55.1.1 (P69434).

Значение кода 3.A.1.3.8: А - транспортный белок, 1 - Канал, 3 - семейство транспортеров аминокислотных органокатионов, 3.A.1 - АТФ-связывающая кассета, 3.8 - код белка.

Значение кода 1.B.55.1.1: 1 - Каналы, B - β-бочонковые, 55 - семейство полиацетилглюкозаминовых поринов, 1.1 - код белка.