Отчет по практикуму 7. Мембранные белки.

На этой странице выложен отчет по практикуму 7. Мембранные белки.

База данных OPM

Для работы я взял цепь B белка 4cza. Однако при вводе его идентификатора в базу данных OPM, идентификатор не был опознан OPM и я использовал предложенный OPM идентификатор 4CZ8. последовательность белка приведена в файле 4cz8.fasta.
Для этого белка я, с помощью базы данных OPM, определил параметры. Затем я выбрал белок из класса белков с бета-тяжами и определил параметры для него. Результаты приведены в Таблице 1. Изображения вторичных структур обоих белков из базы данных OPM приведены на Рисунках 1 и 3. Для сравнения на Рисунках 2 и 4 приведена визуализация трехмерной структуры программой Jmol для обоих белков.

Параметр	Белок 4cz8 с альфа-спиралями(Антипортер протонов и одновалентных катионов), 2 цепи	Белок 2erv с бета-тяжами(Липид А 3-О-деацилаза), 1 цепь
Толщина гидрофобной части мембраны	30,07 ангстрем	24,7 ангстрем
Координаты трансмембранных спиралей	A - Tilt: 7° - Segments: 1( 6- 27), 2( 31- 47), 3( 54- 77), 4( 86- 108), 5( 116- 126), 6( 150- 172), 7( 191- 221), 8( 230- 250), 9( 254- 266), 10( 290- 315), 11( 321- 347), 12( 364- 373), 13( 392- 415) B - Tilt: 8° - Segments: 1( 6- 27), 2( 31- 47), 3( 54- 77), 4( 86- 111), 5( 116- 126), 6( 150- 172), 7( 191- 218), 8( 230- 250), 9( 254- 265), 10( 290- 315), 11( 321- 347), 12( 364- 373), 13( 390- 412)	A - Tilt: 19° - Segments: 1(2-9), 2(15-24), 3(37-48), 4(58-70), 5(76-88), 6(102-114), 7(118-127), 8(141-148)
Среднее количество остатков в одной трансмембранной спирали белка	19,77	12,5
В какой мембране находится белок	Мембрана архей	Внешняя мембрана Грамм-положительных бактерий

Таблица 1. Параметры белков 4cz8 и 2erv.

Рисунок 1. Белок 4cz8, визуализированный программой Jmol.

Рисунок 2. Изображение вторичной структуры белка 4cz8 в мембране. Красными кружками обозначена p-сторона мембраны, синими - n - сторона.

Рисунок 3. Белок 2erv, визуализированный программой Jmol.

Рисунок 4. Изображение вторичной структуры белка 2erv в мембране. Красными кружками обозначена p-сторона мембраны, синими - n - сторона.

Анализ предсказания трансмембранных спиралей

Результаты для B-цепи, полученные с помощью программы Phobius:

Prediction of 4CZ8:B|PDBID|CHAIN|SEQUENCE
ID   4CZ8:B|PDBID|CHAIN|SEQUENCE
FT   TOPO_DOM      1      5       NON CYTOPLASMIC.
FT   TRANSMEM      6     24       
FT   TOPO_DOM     25     30       CYTOPLASMIC.
FT   TRANSMEM     31     49       
FT   TOPO_DOM     50     60       NON CYTOPLASMIC.
FT   TRANSMEM     61     82       
FT   TOPO_DOM     83     88       CYTOPLASMIC.
FT   TRANSMEM     89    110       
FT   TOPO_DOM    111    115       NON CYTOPLASMIC.
FT   TRANSMEM    116    138       
FT   TOPO_DOM    139    158       CYTOPLASMIC.
FT   TRANSMEM    159    178       
FT   TOPO_DOM    179    197       NON CYTOPLASMIC.
FT   TRANSMEM    198    218       
FT   TOPO_DOM    219    224       CYTOPLASMIC.
FT   TRANSMEM    225    246       
FT   TOPO_DOM    247    251       NON CYTOPLASMIC.
FT   TRANSMEM    252    271       
FT   TOPO_DOM    272    291       CYTOPLASMIC.
FT   TRANSMEM    292    311       
FT   TOPO_DOM    312    316       NON CYTOPLASMIC.
FT   TRANSMEM    317    340       
FT   TOPO_DOM    341    351       CYTOPLASMIC.
FT   TRANSMEM    352    372       
FT   TOPO_DOM    373    391       NON CYTOPLASMIC.
FT   TRANSMEM    392    415       
FT   TOPO_DOM    416    422       CYTOPLASMIC.
//

Рисунок 5. Результаты для B-цепи, полученные с помощью программы Phobius в графическом виде.

Результаты для B-цепи, полученные с помощью программы TMHMM:

                                                         
# 4CZ8:B|PDBID|CHAIN|SEQUENCE Length: 422
# 4CZ8:B|PDBID|CHAIN|SEQUENCE Number of predicted TMHs:  13
# 4CZ8:B|PDBID|CHAIN|SEQUENCE Exp number of AAs in TMHs: 270.14936
# 4CZ8:B|PDBID|CHAIN|SEQUENCE Exp number, first 60 AAs:  41.82582
# 4CZ8:B|PDBID|CHAIN|SEQUENCE Total prob of N-in:        0.02899
# 4CZ8:B|PDBID|CHAIN|SEQUENCE POSSIBLE N-term signal sequence
4CZ8:B|PDBID|CHAIN|SEQUENCE	TMHMM2.0	outside	     1     3
4CZ8:B|PDBID|CHAIN|SEQUENCE	TMHMM2.0	TMhelix	     4    23
4CZ8:B|PDBID|CHAIN|SEQUENCE	TMHMM2.0	inside	    24    27
4CZ8:B|PDBID|CHAIN|SEQUENCE	TMHMM2.0	TMhelix	    28    50
4CZ8:B|PDBID|CHAIN|SEQUENCE	TMHMM2.0	outside	    51    59
4CZ8:B|PDBID|CHAIN|SEQUENCE	TMHMM2.0	TMhelix	    60    82
4CZ8:B|PDBID|CHAIN|SEQUENCE	TMHMM2.0	inside	    83    88
4CZ8:B|PDBID|CHAIN|SEQUENCE	TMHMM2.0	TMhelix	    89   111
4CZ8:B|PDBID|CHAIN|SEQUENCE	TMHMM2.0	outside	   112   115
4CZ8:B|PDBID|CHAIN|SEQUENCE	TMHMM2.0	TMhelix	   116   138
4CZ8:B|PDBID|CHAIN|SEQUENCE	TMHMM2.0	inside	   139   158
4CZ8:B|PDBID|CHAIN|SEQUENCE	TMHMM2.0	TMhelix	   159   181
4CZ8:B|PDBID|CHAIN|SEQUENCE	TMHMM2.0	outside	   182   195
4CZ8:B|PDBID|CHAIN|SEQUENCE	TMHMM2.0	TMhelix	   196   218
4CZ8:B|PDBID|CHAIN|SEQUENCE	TMHMM2.0	inside	   219   224
4CZ8:B|PDBID|CHAIN|SEQUENCE	TMHMM2.0	TMhelix	   225   247
4CZ8:B|PDBID|CHAIN|SEQUENCE	TMHMM2.0	outside	   248   251
4CZ8:B|PDBID|CHAIN|SEQUENCE	TMHMM2.0	TMhelix	   252   271
4CZ8:B|PDBID|CHAIN|SEQUENCE	TMHMM2.0	inside	   272   291
4CZ8:B|PDBID|CHAIN|SEQUENCE	TMHMM2.0	TMhelix	   292   311
4CZ8:B|PDBID|CHAIN|SEQUENCE	TMHMM2.0	outside	   312   325
4CZ8:B|PDBID|CHAIN|SEQUENCE	TMHMM2.0	TMhelix	   326   348
4CZ8:B|PDBID|CHAIN|SEQUENCE	TMHMM2.0	inside	   349   354
4CZ8:B|PDBID|CHAIN|SEQUENCE	TMHMM2.0	TMhelix	   355   377
4CZ8:B|PDBID|CHAIN|SEQUENCE	TMHMM2.0	outside	   378   391
4CZ8:B|PDBID|CHAIN|SEQUENCE	TMHMM2.0	TMhelix	   392   414
4CZ8:B|PDBID|CHAIN|SEQUENCE	TMHMM2.0	inside	   415   422

Рисунок 6. Результаты для B-цепи, полученные с помощью программы TMHMM в графическом виде.

Согласно предсказанию Phobius средняя длина домена составляет 14,63, что несильно отличается от реального значения 15,846. Для подсчета использовалась программа. Количество предсказанных вторичных структур составляет 27, что несильно отличается от реального значения 26. Если посмотреть на конкретные значения, то можно увидеть, что примерно половина предсказаний даже не похожи на реальные. Некотрые реальные домены в предсказании обозначены как 2 домена, некоторые не предсказаны вовсе. Для предсказаний, похожих на реальные, границы как правило лишь примерносовпадают с реальными, отличаясь от них на 2-5. В целом предсказание почти верно оценивает количество и среднюю длину доменов, но точные границы установить не может.
Для предсказания программы TMHMM средняя длина домена составляет 15,63, что почти совпадает с реальным значением(совпадет гораздо лучше, чем для предсказания программы Phobius). Предсказано 27 доменов, что несильно отличается от реального значения 26. Но конкретные значения совпадают хуже, чем у Phobius. Предсказанных более менее верно доменов почти нет, многие реальные домены предсказаны как несколько меньших доменов, многие реальные домены не предсказаны. Предсказанных приближенно верно намного меньше, чем у Phobius.
Можно сделать вывод, что несмотря на предсказанную лучше среднюю длину домена, что можно объяснить случайным совпадением, программа Phobius предсказывает лучше, так как границы доменов предсказаны намного лучше, хотя количество доменов предсказано с одинаковой ошибкой(но приближенно верно).

База данных TCBD

В этом задании нужно было белки в базе данных TCBD. TCBD - это база данных классификации транспортеров со структурами. Белок 4cz8 найден в ней и принадлежит семейству 2.A.36.6.9. Это семейство Na+/H+ антипортеров. Информация о белке с идентификатором 4cz8 в базе данных TCBD представлена в Таблице 2.

Номер	Q9UZ55
Название белка	Na+/H+ antiporter, putative
Длина	443
Молекулярная масса	49188.00
Виды, у которых есть этот белок	Pyrococcus abyssi (strain GE5 / Orsay) [272844]
Количество TMS	13
Субстрат	Na+, H+

Таблица 2. Информация о белке с идентификатором 4cz8 в базе данных TCBD.

Белок 2ERV в базе данных TCBD не найден.
TCBD:2-транспортеры по градиентку электрохимического потенциала,А - портеры, А36 - моновалентных катионов- протонов антипортеры