Практикум 7

Резюме: В ходе работы над этим практикумом было проведено сравнение методов предсказания трансмембранных участков белков

Сравнение предсказаний трансмембранных участков в β-листовом белке

Для выполнения этого пункта я выбрал Outer membrane phospholipase A (фосфолипаза А внешней мембранны) — это белок, расположенный на внешней мембране грамотрицательных бактерий. Идентификатор PDB - 7XZJ. Идентификатор Uniprot - PA1_ECOLI. Организм - E. Coli

**Рис. 1.** Структура Outer membrane phospholipase A с обозначением мембраны (красным - наружняя сторона, синим - сторона, обращенная к периплазме), димеризованная активная форма

Активная форма представляет собой димер (как и на данной структуре, Рис. 1). С функциями этого белка не все понятно, пишут, что он активируется (димеризуется) при различных стрессорных воздействиях на бактериальную мембрану (тепловой шок, действии токсинов), и, соответственно, может изменять состав мембраны (за счет расщепления некоторых фосфолипидов), тем самым изменяя ее характеристики (главным образом, текучесть). Также пишут, что OMPLA (сокращенное название фермента) может участвовать в некоторых путях секреции бактериальных токсинов, модифицируя мембрану, тем самым облегчая секрецию [источник 1, источник 2].

Далее я запустил DeepTMHMM для последовательности белка (взята из UniProt) - Рис. 2

**Рис. 2.** График, построенный DeepTMHMM - для каждой позиции последовательности предсказано к какому участку она относится с наибольшей вероятностью: оранжевая линия - сигнальный участок, зеленая - участки, обращенные в периплазмцу, синия - наружу, красные столбики - трансмембранные участки.

Текстовая выдача здесь. Сигнальный участок согласно предсказанию DeepTMHMM имеет координаты 1-20 (совпадает с информацием из записи UniProt), но его нет в зрелом белке, а выше координаты трансмембранных участков были приведены для зрелого белка, поэтому дальше я привел предсказанные координаты с учетом этого (вычел везде 20).

Таблица 1. Координаты трасмембранных участков OMPLA, предсказанные двумя разными методами

Метод	Предсказанные координаты
На основе структуры	1(38-43), 2(67-78), 3(87-96), 4(113-122), 5(135-143), 6(155-164), 7(169-179), 8(195-201), 9(206-215), 10(221-232), 11(235-243), 12(259-264)
На основе последовательности	1(33-43), 2(67-78), 3(88-96), 4(113-122), 5(135-143), 6(156-164), 7(168-179), 8(195-203), 9(205-213), 10(222-229), 11(237-243), 12(259-267)

Оба метода предсказывают 12 трансмембранных β-тяжей, предсказания координат всех трансмембранных участков перекрываются (3 полностью совпадают между предсказаниями, остальные отличаются на 1-5 остатков). Таким образом, предсказания на основе последовательности и на основе структуры, в данном случае, примерно одинаковые (значит, наверное, им с высокой степенью уверенности можно верить).

Сравнение предсказаний трансмембранных участков в α-спиральном белке

Мне досталась структура 3LUT - Potassium channel Kv1.2. Это потенциал-зависимый калиевый канал, один из главных участников потенциала действия (отвечает за фазу реполяризации). Организм: Rattus norvegicus

**Рис. 3.** Структура Potassium channel Kv1.2 с обозначением мембраны (красным - наружняя сторона, синим - внутренняя)

Белок представляет из себя октамер из 4х α-субъединиц - собственно формируют канал, имеют трансмембранные участки (ID UniProt - KCNA2_RAT) и 4х регуляторных β-субъединиц.

Далее я запустил DeepTMHMM для последовательности α-субъединицы (взята из UniProt) - Рис. 4

**Рис. 4.** График, построенный DeepTMHMM - для каждой позиции последовательности предсказано к какому участку она относится: розовая линия - участки, обращенные в цитоплазму, синия - наружу, красные столбики - трансмембранные участки.

Текстовая выдача здесь.

Таблица 2. Координаты трасмембранных участков α-субъединицы Potassium channel Kv1.2, предсказанные двумя разными методами

Метод	Предсказанные координаты
На основе структуры	1(164-182), 2(222-241), 3(254-270), 4(294-310), 5(328-346), 6(386-406)
На основе последовательности	1(164-182), 2(222-242), 3(254-275), 4(290-305), 5(328-349), 6(389-410)

Оба метода предсказывают 6 трансмембранных α-спиралей, предсказания координат всех трансмембранных участков перекрываются (1 полностью совпадает между предсказаниями, в остальных отличаются не больше, чем на 8 остатков). Таким образом, предсказания на основе последовательности и на основе структуры, в данном случае, тоже очень похожие. Вероятно, различия объясняются погрешностями предсказания, возможно, погрешностями рентгено-структурного анализа.