Главная

  • Построение выравнивания заданного белка и белка-прототипа с разметкой трансмембранных сегментов.

    1. Сравнение нумерации остатков белка-прототипа в UniProt и PDB

      2. На страничке БД PDBsum, предоставляющей краткое схематическое отображение информации о структуре, находим документ с идентификатором PDB 2ZW3. Получили выравнивание последовательности из UniProt и последовательности из PDB.
      Импортировали выравнивание в Genedoc: pdbsum.msf.

      Нумерация в 2-х БД совпадает.

    2. Построение полного глобального выравнивания заданного белка CXB2_RAT и белка-прототипа CXB2_HUMAN.

      3. Оба белка принадлежат к семейству коннексинов, один, как видно из названия, из организма крысы, другой - из организма человека.

      Получили последовательности белков для выравнивания из UniProt: cxb2_rat.fasta, cxb2_human.fasta
      Глобальное выравнивание построили с помощью программы needle: tm.needle 

      CXB2_HUMAN         1 MDWGTLQTILGGVNKHSTSIGKIWLTVLFIFRIMILVVAAKEVWGDEQAD     50
                     |||||||:||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CXB2_RAT           1 MDWGTLQSILGGVNKHSTSIGKIWLTVLFIFRIMILVVAAKEVWGDEQAD     50

CXB2_HUMAN        51 FVCNTLQPGCKNVCYDHYFPISHIRLWALQLIFVSTPALLVAMHVAYRRH    100
                     ||||||||||||||||||||||||||||||||.|||||||||||||||||
CXB2_RAT          51 FVCNTLQPGCKNVCYDHYFPISHIRLWALQLIMVSTPALLVAMHVAYRRH    100

CXB2_HUMAN       101 EKKRKFIKGEIKSEFKDIEEIKTQKVRIEGSLWWTYTSSIFFRVIFEAAF    150
                     ||||||:|||||:||||||||||||||||||||||||:||||||||||.|
CXB2_RAT         101 EKKRKFMKGEIKNEFKDIEEIKTQKVRIEGSLWWTYTTSIFFRVIFEAVF    150

CXB2_HUMAN       151 MYVFYVMYDGFSMQRLVKCNAWPCPNTVDCFVSRPTEKTVFTVFMIAVSG    200
                     |||||:||:||.|||||||||||||||||||:||||||||||||||:|||
CXB2_RAT         151 MYVFYIMYNGFFMQRLVKCNAWPCPNTVDCFISRPTEKTVFTVFMISVSG    200

CXB2_HUMAN       201 ICILLNVTELCYLLIRYCSGKSKKPV    226
                     ||||||:||||||.|||||||||:||
CXB2_RAT         201 ICILLNITELCYLFIRYCSGKSKRPV    226
 
Идентичность: 212/226 (93.8%)
Сходство:     222/226 (98.2%)
Гэпов нет

    3. Создать по данным БД ОРМ разметку трансмембранных сегментов в белке-прототипе CXB2_HUMAN.

      4. На страничке БД ОРМ, по PDB ID 2ZW3 нашли описание ТМ-сегментов в белке-прототипе CXB2_HUMAN. 
      Описание белка: 
    * Тип: 1.                 трансмембранный белок (2 classes)
    * Класс: 1.1.             Альфа-спиральный трансмембранный белок (57 superfamilies)
    * Суперсемейство: 1.1.52. Коннексин, формирующий щелевые контакты (нексусы) (1 family) 1.A.24 (TCDB)
    * Семейство: 1.1.52.01.   Коннексин (1 protein) 1.A.24 (TCDB)
    * Виды: Spodoptera frugiperda (1 protein)
    * Локализация: Плазматическая мембрана эукариот (199 proteins)
      Белок состоит из 6 суъединиц, в каждой из которых найдено 6 трансмембранных сегментов. 
      A - Tilt: 20° - Segments: 1( 22- 45), 2( 73- 91), 3( 137- 157), 4( 187- 211)
B - Tilt: 19° - Segments: 1( 22- 45), 2( 73- 91), 3( 137- 157), 4( 187- 211)
C - Tilt: 19° - Segments: 1( 22- 45), 2( 73- 91), 3( 137- 157), 4( 187- 211)
D - Tilt: 19° - Segments: 1( 22- 45), 2( 73- 91), 3( 137- 157), 4( 187- 211)
E - Tilt: 19° - Segments: 1( 22- 45), 2( 73- 91), 3( 137- 157), 4( 187- 211)
F - Tilt: 19° - Segments: 1( 22- 45), 2( 73- 91), 3( 137- 157), 4( 187- 211)
      Интересно, что изображение в Jmol показывает фрагмент 1-8 аминокислоты как трансмембранный, тогда как по данным OPM это не так.

      Разметка была сделана согласно OPM: позиции мембранных сегментов отмечены буквой "Н", позиции цитоплазматических петель знаком "+", остальные — знаком "-".

      Выравнивание сохранено в файл: mark.msf


      Оранжевым раскрашены цитоплазматические позиции, зеленым - трансмембранные сегменты, желтым - последовательность, которой нет в OPM и PDBsum, остальное - серым.

    4. Предсказать топологию заданного белка с помощью наиболее популярной программы (TMHMM)

      5. Для предсказания топологии заданного белка CXB2_RAT используем сервер TMHMM. (опции по умолчанию).
      На вход программе нужно подать последовательность белка в fasta-формате.
      Полученный результат, искусственную последовательность, с разметкой трансмембранных спиралей в соответствии с результатами предсказания добавили к файлу с выровненными последовательностями: mark.msf
      Посмотреть выравнивание (пояснения к выбранным цветам и обозначениям см.выше).

  • Сравнение полученного предсказания с данными ОРМ.

    • Для выполнения этого задания был написан скрипт на Perl, который на вход принимает текстовые файлы с результатами ОРМ и TMHMM: opm.txt, hmhmm.txt, находит координаты трансмембранных спиралей, производит нужные расчеты и возвращает файл с необходимыми вычислениями, по которым заполнена таблица ниже.

    Всего а.к. остатков 226
    Остатки, предсказанные как локализованные в мембране (всего) 89
    Правильно предсказали (true positives, TP) 72
    Предсказали не то, что нужно (а.о. предсказаны как мембранные, а по данным ОРМ таковыми не являются, false positives, FP) 17
    Правильно не предсказали ( не предсказаны, и по данным ОРМ не находятся в мембране, true negatives, TN) 120
    Не предсказали то, что нужно (остатки по данным ОРМ находятся в мембране, false negatives, FN) 17
    Чувствительность (sensivity) = TP / (TP+FN) 80,9%
    Специфичность (specificity) =  TN / (TN+FP)  87,5%
    Точность(precision) = TP /(TP+FP) 80,9%
    Сверхпредсказание = FP/ (FP+TP) 19,1%
    Недопредсказание = FN / (TN+FN) 12,4%

    На мой взгляд не следует считать данное предсказание качественным. Ошибки первого рода и второго рода (FP и FN соответственно) одинаковы, что бывает не часто, притом достаточно велики, в результате чего чувствительность и точность имеют средние показатели. Высокий процент сверхпредсказания и недопредсказания. Хороший уровень специфичности, что обусловило отсутствие неверных трансмембранных спиралей.
    Несмотря на средние показатели, все трансмембранные спирали предсказаны верно, хоть и не полностью, ориентация белка в мембране также сохранена.




    © Ксения Лежнина 2008-2010