Практикум 7
Трансмембранные белки
Целью данного практикума было сравнить результаты предсказаний трансмембранных участков в β-листовом и α-спиральном белке по последовательности и по трёхмерной структуре.
Сравнение предсказаний трансмембранных участков в β-листовом белке.
В базе данных OPM я нашла белок, в трансмембранной части которого находятся β-листы. Этот белок называется аэролизин.
Название: aerolysin
Идентификатор PDB: 5JZT
Идентификатор UniProt: P09167
Организм: Aeromonas hydrophila
Бактерии, относящиеся к роду Aeromonas, являются грам-отрицательными. Они патогенны для многих организмов, в том числе и для человека. Например, они могут вызывать раневые инфекции, сепсис, гастроэнтерит (воспаление желудочно-кишечного тракта) [1].
Одним из самых важных токсинов, продуцируемых Aeromonas hydrophila, считается аэролизин. Аэролизин формирует поры в мембранах клеток хозяина, через которые могут проходить небольшие ионы, но не могут белки. В результате это приводит к нарушению градиента ионов и к потере мембранного потенциала.
Аэролизин также имеет практическое применение. Самым интересным мне показалось следующее: его используют для выделения трипаносом и лейшманий из проб крови млекопитающих. Клетки млекопитающих лизируются, в то время как паразиты нечувствительны к токсину [2].
Координаты трансмембранных участков белка в OPM: 1(238-245), 2(254-259).
Далее я скачала последовательность выбранного белка из UniProt и запустила DeepTMHMM - программу для предсказаний трансмембранных участков по последовательности. Результат работы представлен на рисунке 1.
Рисунок 1. Результат работы программы DeepTMHMM для выбранного белка. Сверху показана наиболее вероятная топология белка. По горизонтальной оси отложена последовательность белка. На изображении снизу по вертикальной оси отложена вероятность правильного предсказания топологии, по горизонтальной – последовательность белка.
Результаты в текстовом формате
Для выбранного белка программа не нашла трансмембранных участков. Заметим, что в последовательности есть сигнальная последовательность, то есть белок незрелый.
Известно, что превращение в активную форму данного токсина происходит путем расщепления C-концевого фрагмента при помощи бактериальных ферментов или ферментов пищеварительного тракта хозяина [2].
Таким образом, полное сворачивание происходит не сразу. Можно предположить, что в данном случае предсказана структура еще не зрелого белка.
Сравнение предсказаний трансмембранных участков в α-спиральном белке.
Для выполнения данного задания мне был выдан белок. Снизу представлена некоторая информация о нём.
Название: C-C chemokine receptor type 5, inactive state, with chemokine (С-С рецептор хемокина 5, неактивная форма, с хемокином)
Идентификатор PDB: 5UIW
Идентификатор UniProt: P51681
Организм: Homo sapiens
Координаты трансмембранных участков белка в OPM: 1(32-58), 2(66-87), 3(100-124), 4(145-166), 5(188-214), 6(236-260), 7(277-301)
Хемокины - это один из видов цитокинов. Вместе со своими рецепторами хемокины играют важную роль в иммунном ответе. С-С рецептор хемокина 5 типа участвует в хемотаксисе лейкоцитов к очагам воспаления, а также играет важную роль в привлечении макрофагов, Т-лимфоцитов и моноцитов [3].
Рисунок 2. Результат работы программы DeepTMHMM для данного α-спирального белка. Сверху показана наиболее вероятная топология белка. По горизонтальной оси отложена последовательность белка. На изображении снизу по вертикальной оси отложена вероятность правильного предсказания топологии, по горизонтальной – последовательность белка.
Результаты в текстовом формате
Программа DeepTMHMM предсказала 7 трансмембранных участков, то есть результаты предсказаний по последовательности и по трёхмерной структуре совпали.
Стоит отметить, что результаты предсказаний двумя способами совпадают довольно точно: координаты трансмембранных участков практически полностью перекрываются (отличия обычно незначительные в виде нескольких аминокислотных остатков на концах трансмембранного участка).
Используемые источники:
1) https://en.wikipedia.org/wiki/Aeromonas_hydrophila
2) Iacovache I., Dal Peraro M., Gisou van der Goot F., 2015. Aerolysin and Related Aeromonas Toxins // The Comprehensive Soursebook of Bacterial Protein Toxins. P. 773-793.
2) de Oliveira C.E.C. et al., 2014. CC Chemokine Receptor 5: The Interface of Host Immunity and Cancer // Disease Markers. P. 1-8.