Трансмембранные белки

База данных OPM

Для работы был выбран белок Rhodopsin I (5ax0). Толщина гидрофобного слоя составляет 32.4 ± 2.2 Å, согласно базе данных OPM, похожие значения были получены с помощью JMol: 33.5 Å. Как и все другие родопсины, рассматриваемый белок имеет 7 гидрофобных спиралей, проходящих через мембрану. Номера остатков, формирующих эти трансмембранные спирали имеют следующие номера: 12-36, 42-64, 84-103, 109-131, 136-157, 174-197, 204-227. Среднее количество аминокислотных остатков, входящих в трансмембранную спираль, составляет 22. Белок находится в в плазматической мембране эукариотической клетки (организм – Acetabularia acetabulum). В Таблице 1 системно собраны вышеприведенные параметры (для 5ax0), а также данные для ещё одного белка 4ctd, образующего бета-бочонок.

	5ax0 (All alpha)	4ctd (Beta-barrel)
Толщина гидрофобного слоя (OPM)	32.4 ± 2.2 Å	24.6 ± 1.3 Å
Толщина гидрофобного слоя (Jmol)	33.5 Å	25.5 Å
Координаты трансмембранных спиралей	12-36, 42-64, 84-103, 109-131, 136-157, 174-197, 204-227	6- 16, 31- 39, 43- 50, 68- 78, 85- 92, 111- 120, 128- 136, 151- 160, 167- 174, 192- 201, 204- 214, 223- 230, 237- 244, 259- 268
Среднее количество остатков в трансмембранном участке	22	8,4
В какой мембране находится белок	Периплазматическая мембрана эукариотической клетки	Внешняя мембрана грам-отрицательной бактерии
Рисунок

Таблица 1. Данные о белках 5ax0 и 4ctd.

Анализ предсказания трансмембранных спиралей

Даже беглого взгляда понятно (Рис. 1 и 2), чтобы понять, что выдачи TMHMM и Phobius практически полностью совпадают между собой (если посмотреть текстовый отчет, заметны различия в несколько аминокислотных остатков для предсказанных участков). Скорее всего, это связано с тем, что родопсин не является "хитрым" трансмембранным белком, и представляет собой 7 трансмембранных альфа-спиралей. Относительно настоящих данных, ни TMHMM, ни Phobius не "придумали" и не "потеряли" никаких структурных элементов белка. Ближе к реальной оказалась выдача Phobius.

Рисунок 1. Графическая выдача сервиса TMHMM для белка 5ax0. На ось абсцисс нанесены номера аминокислотных остатков, на ось ординат нанесены вероятности данного остатка находиться либо непосредственно в самой мембране (красная линия), либо снаружи клетки (фиолетовая линия), либо внутри клетки(синяя линия).

# tr|G3CEP6|G3CEP6_ACEAT Length: 246
# tr|G3CEP6|G3CEP6_ACEAT Number of predicted TMHs:  7
# tr|G3CEP6|G3CEP6_ACEAT Exp number of AAs in TMHs: 152.87846
# tr|G3CEP6|G3CEP6_ACEAT Exp number, first 60 AAs:  37.68017
# tr|G3CEP6|G3CEP6_ACEAT Total prob of N-in:        0.00165
# tr|G3CEP6|G3CEP6_ACEAT POSSIBLE N-term signal sequence
tr|G3CEP6|G3CEP6_ACEAT	TMHMM2.0	outside	     1    14
tr|G3CEP6|G3CEP6_ACEAT	TMHMM2.0	TMhelix	    15    34
tr|G3CEP6|G3CEP6_ACEAT	TMHMM2.0	inside	    35    40
tr|G3CEP6|G3CEP6_ACEAT	TMHMM2.0	TMhelix	    41    63
tr|G3CEP6|G3CEP6_ACEAT	TMHMM2.0	outside	    64    82
tr|G3CEP6|G3CEP6_ACEAT	TMHMM2.0	TMhelix	    83   105
tr|G3CEP6|G3CEP6_ACEAT	TMHMM2.0	inside	   106   111
tr|G3CEP6|G3CEP6_ACEAT	TMHMM2.0	TMhelix	   112   134
tr|G3CEP6|G3CEP6_ACEAT	TMHMM2.0	outside	   135   137
tr|G3CEP6|G3CEP6_ACEAT	TMHMM2.0	TMhelix	   138   160
tr|G3CEP6|G3CEP6_ACEAT	TMHMM2.0	inside	   161   172
tr|G3CEP6|G3CEP6_ACEAT	TMHMM2.0	TMhelix	   173   192
tr|G3CEP6|G3CEP6_ACEAT	TMHMM2.0	outside	   193   206
tr|G3CEP6|G3CEP6_ACEAT	TMHMM2.0	TMhelix	   207   229
tr|G3CEP6|G3CEP6_ACEAT	TMHMM2.0	inside	   230   246

Текстовая выдача TMHMM.

Рисунок 2. Графическая выдача сервиса Phobius для белка 5ax0. На ось абсцисс нанесены номера аминокислотных остатков, на ось ординат нанесены вероятности данного остатка находиться либо непосредственно в самой мембране (серая линия), либо снаружи клетки (синяя линия), либо внутри клетки (зеленая линия).

ID   tr|G3CEP6|G3CEP6_ACEAT
FT   TOPO_DOM      1     14       NON CYTOPLASMIC.
FT   TRANSMEM     15     36       
FT   TOPO_DOM     37     42       CYTOPLASMIC.
FT   TRANSMEM     43     63       
FT   TOPO_DOM     64     82       NON CYTOPLASMIC.
FT   TRANSMEM     83    104       
FT   TOPO_DOM    105    110       CYTOPLASMIC.
FT   TRANSMEM    111    132       
FT   TOPO_DOM    133    137       NON CYTOPLASMIC.
FT   TRANSMEM    138    156       
FT   TOPO_DOM    157    176       CYTOPLASMIC.
FT   TRANSMEM    177    201       
FT   TOPO_DOM    202    206       NON CYTOPLASMIC.
FT   TRANSMEM    207    233       
FT   TOPO_DOM    234    246       CYTOPLASMIC.
//

Текстовая выдача Phobius.

База данных TCDB

В базе TCDB был обнаружен белок 4ctd. Структура белка, как уже было описано в Таблице 1 представляет из себя бета-бочонок, сформированный 14ю бета-тяжами. Ген, кодирующий данный белок располагается в генном кластере, содержащем гены ABC транспортера глюкозы, гликозил гидролазы и двух оксидоредуктаз. На основании этого можно предположить, что рассматриваемый белок связан с поглощением клеткой глюкозы. При высоких или нейтральных значениях pH 4ctd открыт и является проницаемым для частиц размером до 900 Da. При низких значениях pH канал закрывается. Предположительно, блокировка происходит в следствие протонирования пары гистидинов на соседных бета-тяжах и последующего их отталкивания, что и вызывает конформационные изменения (закрытие поры).
TC# исследуемого белка 1.B.21.1.1 означает следующее: 1 – принадлежность белка к каналам, 1.B – бета-бочонковые каналы, 1.В.21 – OmpG каналы E.coli, зависимые от pH.