Практикум №6

Главная

Практикум №6: "Мембранные белки"

Задание 1. Анализ множественного выравнивания трансмембранных белков

Белок NAD(P) трансгидрогеназа. PDB: 4O9U (цепь D), Uniprot: Q72GS0. Данному АС Uniprot (который был найден по PDB) соответствует аминокислотная последовательность лишь бета-субъединицы (цепь B) (последовательности дельта, которая нужна по заданию в uniprot не оказалось). Поэтому я рискнул дальше работать не с дельта, а с бета-субъединицей данного белка... Последовательность: здесь. Для белка была получена репрезентативная выборка гомологов с помощью поиска BLAST на сайте EMBL EBI по кластерам UniRef50.
Выравнивание получалось очень плохое при запуске BLAST при указанных в задании параметрах (очень много плохо выровненных последовательностей), поэтому я изменил порог E-value (1e-50), и уменьшил число находок до 150. Репрезентативная выборка содержит 149 гомологов, E-value худшей находки: 1.7e-51.
Затем было получено множественное выравнивание гомологов и самого белка программой Muscle.
Из выравнивания были удалены короткие белки:

UniRef50_UPI0004739C68 (265)

UniRef50_A0A0E9L6H6 (174)

UniRef50_A0A0P1ERC5 (219)

UniRef50_A8TCJ5 (279)

UniRef50_A0A0F4J1B4 (194)

UniRef50_Q8N5H5 (236)

UniRef50_K1XA78 (192)

UniRef50_T1B9S7 (260)

UniRef50_X0X1C2 (250)

UniRef50_T0Z9G3 (209)

UniRef50_T0Y452 (132)

UniRef50_B8PZW5 (259)

UniRef50_T1ABX1 (202)

UniRef50_A0A0T9AW15 (140)

UniRef50_A0A0T9B5R2 (186)

UniRef50_A0A0P5TBN9 (270)
Плохо выравненные последовательности, которые также были удалены:

UniRef50_A0A0T6A602

UniRef50_W7K965

UniRef50_A0A093YIF7

UniRef50_A0A0L1HIX3

UniRef50_M2S4D0

UniRef50_A0A0F9ARR4

UniRef50_BOEQA9
Файл с итоговым выравниванием: здесь.
Выравнивание было добавлено в программу JalView.
Первая последовательность - последовательность исходного белка, с ней ассоциирована 3D-структура данного белка, в соответствии с которой была построена разметка ("М" в "TM_REAL").
Позиции, соответствующие трансмембранным спиралям, в основном представлены гидрофобными аминокислотами и являются высоко консервативными (но опять же далеко не всегда) (правда, в случае гидрофобных остатков по большей части сохраняется лишь функциональная консервативность).
Однако участки между спиралями далеко не всегда вариативные, есть довольно довольно консервативные.
Интересно, что в трансмембранных участках присутствуют полярные остатки. Не очень понятно, с чем это связано, возможно это имеет большое значания для функционирования фермента (возможно, полярные аминокислоты входят в активный центр фермента).

Ссылка на JalView прект: здесь.

Рис. 1. Пространственная структура NAD(P) трансгидрогеназы (цепь B, PDB: 4O9U). Раскраска:Hydropgobisity - наиболее гидрофобные остатки - красным, наименее - ярко-синим, промежуточные, такие, как Tyr, Gly - имеют промежуточные оттеки. Above Identity Threshold (порог 20%). Ориентация белка: часть, ориентированная в n-сторону мембраны - сверху (положительно заряженных остатков много) , а ориентированная в p-сторону - снизу (преобладают отрицательно заряженные аминокислоты).

Затем для гомолога A1A1C4 было получено предсказание трансмембранных доменов с помощью сервиса TMHMM. Результат предсказания - разметка в строке аннотаций "TM_PREDICTED" ("X").
В целом, предсказанные и реальные трансмембранные участки совпадают. Отличия возникают, возможно, потому что белки все-таки немного разные. Общее число трансмембранных спиралей (9) предсказано верно. Некоторые спирали оказываются длиннее, но они расположены в основном в одном месте последоватлеьности.