Практикум 12. Трансмембранные белки

Для работы был выдан альфа-спиральный белок YVBV_BACSU.

Последовательность выданного белка в формате FASTA

База данных OPM

В базе данных OPM я выбрала трансмембранный белок, содержащий бета-бочонок из 10 трансмембранных бета-листов. Это активатор плазминогена PLA грамотрицательной бактерии Yersinia pestis. Интересно, что он является протеазой наружной мембраны (омптин), которая важна для вирулентности чумы. Его каталитическая функция заключается в том, что он превращает человеческий Glu-плазминоген в плазмин путем расщепления пептидной связи 560-Arg-|-Val-561, а также расщепляет аргинильные связи в других белках.

Идентификатор PDB: 2X55

Идентификатор Uniprot: COLY_YERPE

Толщина гидрофобной части белка в мембране	25.6 Å
Координаты трансмембранных участков	1(13-22),2(51-60),3(65-73),4(111-121),5(126-136),6(174-183),7(188-197),8(224-235),9(239-248),10(282-292)
Среднее количество остатков в одном β-тяже белка	9.4
Мембрана, в которую встроен белок	Внешняя мембрана грамотрицательных бактерий

Таблица 1. Информация из OPM

Рис 2. Структура активатора плазминогена PLA, полученная с помощью Jmol.

2. DeepTMHMM: Предсказание трансмембранных элементов по последовательности белка

С помощью сервиса DeepTMHMM были предсказаны положение альфа-спирального YVBV_BACSU и бета-листовогого COLY_YERPE.

Рис 3. Предсказание трансмембранных элементов альфа-спирального белка YVBV_BACSU по последовательности белка. По оси x обозначены номера последовательности. По оси y - вероятность нахождения остатка относительно мембраны там, где показано цветом соответсвенно легенде.

Текстовая выдача для YVBV_BACSU

Рис 4. Предсказание трансмембранных элементов бета-листовогого белка COLY_YERPE по последовательности белка. По оси x обозначены номера последовательности. По оси y - вероятность нахождения остатка относительно мембраны там, где показано цветом соответсвенно легенде..

Текстовая выдача для COLY_YERPE

3. PPM: Предсказание положения выданного белка в мембране

Алгоритм PMM былы запущен для альфа-спирального белка YVBV_BACSU со следующими параметрами:

Number of Membranes: 1
Type of membrane: Gram-positive bacteria inner membrane
Allow curvature: no
Topology (N-ter): in (согласно результату DeepTMHMM N-конец внутри)

Толщина гидрофобной части белка в мембране	31.0 ± 2.0 Å
Координаты трансмембранных участков	1( 7- 31), 2( 36- 57), 3( 67- 90), 4( 95- 116), 5( 123- 143), 6( 150- 171), 7( 179- 202), 8( 211- 237), 9( 241- 262),10( 269- 286)
Среднее количество остатков в одном β-тяже белка	21.7
Мембрана, в которую встроен белок	Внутренняя мембрана грамотрицательных бактерий

Таблица 2. Информация из PPM

Рис 5.Предсказание положения белка YVBV_BACSU в мембране с помощью PPM. Красным цветом обозначена положительно заряженная сторона мембраны, направлена во внеклеточное пространство. Синим цветом - отрицательно заряженая сторона мембраны, направлена в сторону цитоплазмы.

4. Сравнение алгоритмов предсказания трансмембранных участков

Результаты программы DeepTMHMM совпадают со структурной информацией из БД OPM, в обеих нашлось 10 спиралей. Уровень пресказания высокий для всей модели, кроме концевой альфа-спирали, но она не повлияла на качество анализа, так как лежит уже вне мембраны.