Отчет по практикуму 12

Задание 1. Знакомство с базой данных OPM

Для задания был выбран белок Opacity protein opA60, содержащий трансмембранный β-бочонок. Этот белок обеспечивает колонизацию клеток человека бактерией Neisseria gonorrhoeae при гонококковой инфекции [1]. Некоторые характеристики данного белка приведены в таблице 1, его положение в мембране согласно базе данных OPM отражено на рисунке 1.

**Таблица 1. Некоторые данные о белке opA60**
Идентификатор PDB	2maf
Идентификатор Uniprot	OPAH_NEIGO
Толщина гидрофобной части белка в мембране	23.8 Å
Координаты трансмембранных участков	8-15, 55-62, 65-72, 117-124, 133-141, 191-201, 208-215, 231-236
Среднее количество аминокислотных остатков в β-тяже	7.6
В какой мембране находится белок	Внешняя мембрана грамотрицательной бактерии

**Рис. 1. Структура белка opA60.** Красным показана сторона мембраны, обращенная во внеклеточное пространстов, синим - обращенная в периплазматическое. Фиолетовым показаны идентифицированные трансмембранные участки, желтым - части β-листов, не идентифицированные как трансмембранные.

Задание 2. DeepTMHMM: Предсказание трансмембранных элементов по последовательности белка

Для выданного α-спирального белка и белка, выбранного в задании 1 при помощи сервиса DeepTMHMM было предсказано положение относительно мембраны. Текстовая и графическая выдача сервиса приведены ниже:

NrtB (выданный α-спиральный белок)

opA60

**Рис. 2. Предсказание положения участков α-спирального белка NrtB.** По оси x отложен номер аминокислотного остатка в белке, по оси y - вероятность пренадлежности данного остатка к одной из категорий: трансмембранный (красным), внутриклеточный (розовым) и внеклеточный (синим).

Задание 3. PPM: Предсказание положения выданного белка в мембране

Идентификатор выданного белка в Swissprot P73451, его название - Nitrate import permease protein NrtB - транспортер нитрата NrtB. Параметры запуска алгоритма PPM 3.0:

Number of Membranes - 1
Type of membrane - Gram-negative bacteria inner membrane (по данным Uniprot)
Allow curvature - no
Topology (N-ter) - in (по данным DeepTMHMM)
Include heteroatoms, excluding water and detergents, for positioning in membrane - no

Результаты работы алгоритма:

Толщина гидрофобной части белка в мембране	28.9 ± 0.6 Å
Координаты трансмембранных участков	25-45, 78-104, 116-140, 144-163, 201-223, 241-266
Среднее количество остатков в одной α-спирали белка	19.3
В какой мембране находится белок	внутренняя мембрана грамотрицательной бактерии

**Рис. 4. Структура белка NrtB.** Красным показана сторона мембраны, обращенная в периплазматическое пространство, синим - в цитоплазму. Зеленым показаны идентифицированные трансмембранные участки, розовым - α-спирали, не идентифицированные как трансмембранные.

Задание 4. Сравнение алгоритмов предсказания трансмембранных спиралей

В α-спиральном белке NrtB сервис DeepTMHMM и алгоритм PPM нашли одинаковое количество трансмембранных участков (всего 6), координаты которых примерно совпадают (c точностью до нескольких аминокислотных остатков). На странице белка в Uniprot в разделе Features упоминается 7 трансмембранных участков. Вероятно, указанные там трансмембранные участки с координатами 189-209 и 213-233 соответствуют одному трансмембранному участку (207-221 согласно DeepTMHMM и 201-223 согласно алгоритму PPM).

Модель белка NrtB в Uniprot показывает достоверность предсказания спиралей, идентифицированных как трансмембранные на уровне более 90%, на участках, обращенных в цитоплазму этот показатель падает до уровня между 70% и 50%. Достоверность модели в Uniprot влияет на работу PPM, поскольку эта модель используется в качестве входных данных для алгоритма.