Практикум 12. Мембранные белки

База данных OPM

Для анализа был выбран белок Mitochondrial import receptor subunit Tom40 (Tom40 субъединица митохондриального импортера). Его мембранная часть представлена бета-боченком.

  1. PDB ID: 5O8O
  2. Uniprot ID: TOM40_NEUCR
  3. Толщина гидрофобной части: 19.8 A
  4. Координаты остатков в мембране: 1(68- 74), 2(81 - 86), 3(95 - 100), 4(106 - 112), 5(119 - 124), 6(132 - 136), 7(143 - 150), 8(156 - 166), 9(173 - 180), 10(189 - 196), 11(206 - 214), 12(219 - 226), 13(231 - 237), 14(245 - 251), 15(268 - 277), 16(279 - 286), 17(293 - 298), 18(305 - 311), 19(323 - 330)
  5. Число оснований на бета-лист: 6.53
  6. Мембрана: внешняя мембрана митохондрии

На картинке ниже: верхняя часть - в сторону межмембранного пространства, нижняя - в сторону цитоплазмы.

DeepTMHMM

С выдачей программы для выданного белка в текстовом виде можно ознакомится по ссылкам: формат gff3, формат 3line. На графике показана вероятность принадлежности остатков к трансмембранным частям (красным), частям снаружи мембраны (p-сторона синим, n-сторона розовым) и сигнальному пептиду (оранжевым). Красными столбиками показана вероятность принадлежности к трансмембранным частям. Алгоритм правильно определил тип трансмеммбранных частей, как альфа-спиралей.

С выдачей программы для выданного белка в текстовом виде можно ознакомится по ссылкам: формат gff3, формат 3line. На графике показана вероятность принадлежности остатков к трансмембранным частям (красным), частям снаружи мембраны (в сторону цитоплазмы синим, в сторону межмембранного пространства розовым) и сигнальному пептиду (оранжевым). Красными столбиками показана вероятность принадлежности к трансмембранным частям. Алгоритм правильно определил тип трансмеммбранных частей, как бета-листов. Были найдены все 19 листов, кроме них был найден еще один лист в начале последовательности, он имеет наименьшую вероятность из всех, вероятно, был найден случайно ввиду похожести последовательности.

PPM

Сервер был запущен со следующими параметрами:

  1. Number of Membranes: 1
  2. Type of membrane: Undefined membrane
  3. Allow curvature: no
  4. Topology (N-ter): out (определено по графической выдаче DeepTMHMM, положение начальных остатков)
  5. Include heteroatoms...: no

Был выдан белок Uncharacterized protein RF_0092 (неохарактеризованный белок RF_0092), чья функция заключается в секреции белков системой IV типа.

  1. Uniprot ID: Y092_RICFE
  2. Толщина гидрофобной части: 30.0 ± 4.9
  3. Координаты остатков в мембране:: 28-36,231-253,256,261,275,279,282-285,288,298,722-723,725-752,761,770-772
  4. Координаты остатков в альфа-спиралях:: 4-15, 560-587, 626-657, 678-716, 772-797 (не имеют трансмембранных участков).
  5. Число оснований на альфа-спираль: 26.4

Алгоритм предсказал, 5 структурированных участков, однако не определил их, как мембранные. Была попытка указать как тип мембраны внутреннюю мембрану грам-отрицательных бактерий исходя из источника и подписей к выдаче DeepTMHMM, однако это не дало значительного изменения результата. Все данные приведены для запуска без указания типа мембраны. С моделью можно ознакомится по ссылке. Ниже представлена структура молекулы.

Сравнение предказаний

Сравнение предсказания для выбранного белка представлено выше.

Для выданного белка в базе данных Uniprot определено 6 трансмембранных спиралей: 518-538, 567-587, 613-633, 651-671, 684-704, 775-795. При этом PPM предсказал с высоким уровнем совпадения 3 из этих спиралей, однако отнес их не к трансмембранным. DeepTMHMM нашел все 6 спиралей и с вероятностью равной или близкой к 1 отнес их к трансмембранным.

Предсказание структуры в Uniprot в целом достаточно "уверенное", кроме отдельных коротких спиралей, листов и C-конца, котоый оказался совсем неструктурированным. В целом качество предсказания структуры может сказываться на качестве результатов PPM, например, если с низкой уверенностью предсказаны участки структур, которые PPM посчитает за трансмембранные, хотя в реальности их в белке нет. Возможна также обратная ситуация. В данном случае это, кажется, не должно играть большую роль в связи с достаточно высоким качеством структуры.

TCBD

Ранее анализируемые белки не были найдены в базе (Uniprot AC: Q4UNB5, P24391). Тогда для анализа был взят белок из резерва (Uniprot AC: P42394, Uniprot ID: Y270_BUCAP). Это Uncharacterized transporter BUsg_270 (неохарактеризованный транспортер BUsg_270). Он имеет длину 300 остатков, молекулярную массу 34376, выделен из бактерии Buchnera aphidicola, он расположен в клеточной мембране, имеет 10 трансмембранных структур. Про его фунцкцию известно, только в общем - участие в транспорте.

TC код: 2.A.7.3.27

  1. 2: электрохимические потенциал-зависимые транспортеры (класс)
  2. A: унипортеры, антипортеры, симпортеры (подкласс)
  3. 7: транспортеры лекарств/метаболитов (семейство)
  4. 3: 10 TMS транспортеры лекарств/метаболитов (подсемейство)
  5. 27: Uncharacterized transporter BUsg_270 (выделяется по субстрату или группе субстратов)