Трансмембранные белки

Задание 1

Для изучения я выбрал белок гасдермин B, относящийся к семейству гасдерминов. Его английское название: gasdermin B, индентификатор PDB: 8GTN, идентификатор UniProt: GSDMB_HUMAN. Исследуемый белок принадлежит человеку (Homo sapiens) и располагается на клеточной мембране. Белок задействован в таком процеесе, как пироптоз - обусловленная воспалением клеточная смерть. В процессе пироптоза с помощью длинного сигнального каскада от субъединиц гасдерминов отрезаются C-концевые домены, которые впоследствии активируют следущие стадии пироптоза, а субъединицы без C-концевых доменов оказываются сродными мембране, заходят в нее и гомоолигомеризуются с образованием достаточно крупных пор (10-15 нм, зависит от количества субъединиц). Через эти поры содержимое клетки покидает ее, и клетка погибает.

Координаты трансмембранных участков одинаковы у всех субъединиц: 1( 94- 98), 2( 105- 110)

Найдя в UniProt последовательность и место сайта вышеупомянутого разрезания, я обрезал последовательность и подал ее на вход DeepTMHMM. Допуская, ошибочность предположения о необходимости обрезать белок, подал и полную последовательность. Результаты представлены ниже.

 

Рисунок 1. Выдача программы по поводу обрезанного белка
Рисунок 2. Выдача программы по поводу необрезанного белка

Результат огорчил: по мнению программы никаких трансмембранных доменов в белке нет. Cссылка на скачивание gff3 выдачи для обрезанного белка. Очевидно, для полной последовательности текстовая выдача аналогична. Расшифровать ее несложно: весь белок лежит внутри мембраны. DeepTMHMM абсолютно не справилась с предсказанием трансмембранного домена. Вероятно, это связано с тем, что на вход я подавал последовательность одной субъединицы.

Задание 2

Для изучения мне выдали траспортер D-арабинитола из Klebsiella pneumoniae. Его английское название: D-arabinitol transporter, идентификатор SwissProt: DALT_KLEPN. Белок располагается во внутренней мембране клетки (бактерия грамотрицательна) и транспортирует внутрь клетки D-арабинитол.

Найдя в UniProt последовательность белка, я подал ее на вход DeepTMHMM. Результаты представлены ниже.

 

Рисунок 3. Выдача программы по поводу выданного белка

Тут уже сильно лучше. Cссылка на скачивание gff3 выдачи для выданного белка. На графике видно 12 трансмембранных доменов, предложенный класс топологии: альфа-трасмембранный белок. В целом, это соотносится с его изображением с помощью AlphaFold, а также с другими родственными белками. В выдаче программы в gff3 формате легко увидеть координаты найденных трансмембранных доменов (строчки с меткой TMhelix):

##gff-version 3 # sp|O52718|DALT_KLEPN Length: 425 # sp|O52718|DALT_KLEPN Number of predicted TMRs: 12 sp|O52718|DALT_KLEPN inside 1 15 sp|O52718|DALT_KLEPN TMhelix 16 36 sp|O52718|DALT_KLEPN outside 37 49 sp|O52718|DALT_KLEPN TMhelix 50 72 sp|O52718|DALT_KLEPN inside 73 79 sp|O52718|DALT_KLEPN TMhelix 80 100 sp|O52718|DALT_KLEPN outside 101 106 sp|O52718|DALT_KLEPN TMhelix 107 128 sp|O52718|DALT_KLEPN inside 129 142 sp|O52718|DALT_KLEPN TMhelix 143 163 sp|O52718|DALT_KLEPN outside 164 172 sp|O52718|DALT_KLEPN TMhelix 173 193 sp|O52718|DALT_KLEPN inside 194 227 sp|O52718|DALT_KLEPN TMhelix 228 248 sp|O52718|DALT_KLEPN outside 249 262 sp|O52718|DALT_KLEPN TMhelix 263 281 sp|O52718|DALT_KLEPN inside 282 292 sp|O52718|DALT_KLEPN TMhelix 293 313 sp|O52718|DALT_KLEPN outside 314 321 sp|O52718|DALT_KLEPN TMhelix 322 342 sp|O52718|DALT_KLEPN inside 343 355 sp|O52718|DALT_KLEPN TMhelix 356 378 sp|O52718|DALT_KLEPN outside 379 383 sp|O52718|DALT_KLEPN TMhelix 384 404 sp|O52718|DALT_KLEPN inside 405 425

 

Дальше предсказанную AlphaFold структуру я подал на вход PPM 3.0, указав внутреннюю мембрану грам-отрицательных бактерий в качестве мембраны, внешнюю локализацию N-конца (наложил построенную AlphaFold структуру на структуру родственных белков в базе OPM), остальные параметры оставил по умолчанию. Выдача порадовала: 1( 16- 40), 2( 47- 69), 3( 77- 100), 4( 105- 127), 5( 144- 166), 6( 171- 194), 7( 228- 252), 8( 260- 282), 9( 291- 314),10( 320- 340),11( 357- 382),12( 383- 403). PPM также нашел 12 трансмембранных доменов, сильно похожих по координатам на те, что нашла DeepTMHMM (отличия в координатах начала и конца на 1-2 аминокислоты). Считаю результаты сходящимися.