Из базы данных OPM был взят белок Adhesin yadA — тримерный авторанспортерный адгезин грам(-)-бактерии Yersinia enterocolitica. Он находится на внешней мембране бактерии и отвечает за её прикрепление к клеткам (адгезию). Идентификатор PDB: 2lme; идентификатор Uniprot: YADA_YERE8. PF19322). Структура обладает следующими характеристиками:
DeepTMHMM: Предсказание трансмембранных элементов по последовательности белка
Белки Y034_STRPN (α-спиральный) и YADA_YERE8 (β-листовой) были проанализированы с помощью сервиса DeepTMHMM. Текстовая выдача в формате GFF3 доступна по ссылкам: Y034_STRPN и YADA_YERE8.
На рисунках из выдачи программы присутствуют по два графика: на верхнем отражена топология участков белка относительно мембраны, на нижнем вероятность того или иного местоположения каждого участка. По горизонтальным осям отложены позиции аминокислот в белке. Цветами отмечены на рисунке 2: трансмембранные участки, внутренние участки, внешние участки. На рисунке 3: бета-цепи, участки в межмембранном пространстве, внешние участки, сигнальный участок.
Рис. 2. Графическая выдача программы для белка Y034_STRPN (α).
Рис. 3. Графическая выдача программы для белка YADA_YERE8 (β).
Рис. 4. Предсказание трансмембранных участков Y034_STRPN в Uniprot.
По сравнению со структурой, предсказанной в Uniprot (рис. 4), DeepTMHMM нашла у α‑спирального белка Y034_STRPN ещё два трансмембранных участка в районе 0—50 а.о. и не нашла один участок в районе 100—150 а.о. Для β-листового белка YADA_YERE8 программа показала, что протяжённый участок на N-конце находится в межмембранном пространстве (периплазме), и четыре β-цепи на С-конце располагаются в мембране. Однако для этого белка экспериментально показано, что N-концевой "passenger domain" находится снаружи от клетки, а не в периплазме[1].
PPM: Предсказание положения выданного белка в мембране
Для работы я получил белок Y034_STRPN — мембранный белок бактерии Streptococcus pneumoniae с неустановленными функциями. С сайта Uniprot скачаны файлы со структурой белка в формате PDB и с FASTA-последовательностью. В РРМ 3.0 был загружен файл с pdb-структурой; параметры указаны следующие:
Number of Membranes: 1 (белок в одной мембране)
Type of membrane: Gram-positive bacteria inner membrane (мембрана грам(+)-бактерии)
Allow curvature: no (мембрана моделируется без искривлений)
Topology (N-ter): in (на основании выдачи DeepTMHMM)
Исходя из выдачи РРМ, структура обладает следующими характеристиками:
В случае β-листового белка YADA_YERE8 DeepTMHMM верно предсказала сигнальную последовательность и наличие четырёх β-цепей. В то же время программа перепутала ориентацию белка в мембране, указав, что N-конец находится в периплазме, хотя по данным ОРМ он расположен снаружи клетки.
DeepTMHMM vs. PPM
В случае α-спирального белка Y034_STRPN предсказание DeepTMHMM практически идентично предсказанию РРМ; РРМ не нашла два участка в районе 175—205 а.о. AlphaFold практически целиком предсказал структуру белка на очень высоком уровне; район 175—205 ничем не примечателен и "завёрнут" внутрь глобулы, поэтому РРМ определила его как трансмембранный. Возможно, если бы на модели из AlphaFold район 175—205 находился не внутри, а снаружи глобулы, то РРМ идентифицировала бы его как участок с внешней или внутренней стороны от мембраны. Однако на модели этот участок имеет высокую достоверность.
Литература:
Shahid SA, Bardiaux B, Franks WT, et al., Membrane-protein structure determination by solid-state NMR spectroscopy of microcrystals, Nat Methods, 2012.
