Практикум 12.

OPM.

Для практикума мне был выдан идентификатор Y644_TROW8 - трансмембранный белок из бактерии Tropheryma whipplei , вызывающей странную болезнь ЖКТ Уиппла. В качестве бета-белка я нашёл в базе данных OPM белок перфорин мыши (PDB: 8a1d, UniProt: MPEG1_MOUSE). Этот белок вырабатывается иммунной системой для неспецифичной атаки на патогены у млекопитающих. Белок состоит из 16 одинаковых (почти) субъединиц, образующих кольцо для атаки на мембрану патогена.

В таблице ниже приведены основные характеристики, взятые из БД (трансмембранные участки и среднее кол-во остатков указаны для "средней" субъединицы, но они почти одинаковы):

Таблица1. Характеристики белка.
Толщина мембранной части 29.4 Å
координаты трансмембранных участков 113-120;
127-132;
235-244;
248-256
среднее кол-во остатков на бета-тяж 8.25
локализация внешняя мембрана
патогена

А на рисунке ниже изображён весь гексадекамер (простите). Изображение получено в PyMol.

cringe
Рисунок 1. Структура комплекса. Каждая цепь покрашена в свой цвет. Цвета мембран: синяя - n; красная - p - сторона.

Deep TMHMM.

Для прогнозирования трансмембранных участков я воспользовался сервисом DeepTMHMM и получил результаты в виде текстовой выдачи в формате .md:

для Y644_TROW8

для MPEG1_MOUSE

А ниже изображена гарфическая выдача программы:

cringecringe
Рисунок 2. Слева: выдача для Y644_TROW8. Справа: выдача для MPEG1_MOUSE. В то время как для Y644_TROW8 предсказаны все трансмембранные участки, для MPEG1_MOUSE найден только один из известных четырёх. Вероятно, это следует воспринимать как неточность программы. Более того, судя по структуре в PDB, C и N концы у MPEG1_MOUSE должны быть по одну сторону мембраны, а в выдаче это не так...

PPM.

Далее для Предсказания положения выданного белка в мембране я воспользовался сервисом PPM. При запуске использовал следующие параметры: Number of Membranes: 1; Allow curvature: no; Topology (N-ter): in, потому что моя бактерия грамположительная, а расположение N-конца взял из предсказания TMHMM. В таблице ниже приведены основные характеристики, полученные с помощью модели:

Таблица2. Характеристики белка.
Толщина мембранной части 32.3 ± 0.9 Å
координаты трансмембранных участков 9-34;
56-81;
107-129;
161-185;
202-226;
251-273;
276-297
среднее кол-во остатков на бета-тяж 24.3
локализация мембрана грамположительной
бактерии

А на рисунке ниже изображена структура, визуализированная в PyMol:

cringe
Рисунок 3. Структура комплекса. Покрашено по элементам структуры. Цвета мембран: синяя - n; красная - p - сторона.

Сравнение.

Все семь спиралей были найдены TMHMM, и определены как трансмембранные PPM. Координаты определённых трансмембранных участков отличаются незначительно, при этом участок, указанный PPM всегда не меньше и почти всегда содержит внутри себя участок (+2 - +3 а.к. с обоих концов), определённый TMHMM. Что касается структуры, предсказанной AlphaFold из Uniprot, то там всё неудивительно: альфа спирали определены с хорошей достоверности, а вот соединяющие их олигопептидные свободные нити - с плохой. Они и по жизни могут болтаться и не иметь строгого положения.