Транспортные белки.

Задача - предсказать топологию мембранного белка и сравнить предсказание с ориентированной в мембране 3D-структурой белка-прототипа.

заданного белка Q7ZXY6 (AC UniProt)

белка-прототипа P04191 (AC UniProt), 1SU4 (PDB ID)

Построение парного выравнивания исследуемого белка и заданного прототипа

Нашли обе последовательности белка-прототипа (БД PDB и БД UniProt). Для того, чтобы сравнить их, необходимы однобуквенные аминокислотные последовательности белка из каждой БД. Для БД UniProt все просто - последовательность находится в самом конце страницы в разделе Sequence information. Для того, чтобы получить однобуквенную последовательность белка в БД PDB, выбрали в разделе Viev форму выдачи FastaSeqs.

Затем обе последовательности скопировали в документы fasta и импортировали в GeneDoc.

По выравниванию видно, что последовательности почти всюду одинаковы. Отличия есть в С-концевом участке: последовательность из БД UniProt длиннее на 7 аминокислот; последняя аминокислота последовательности из БД PDB (G) отличается от соответствующей ей аминокислоты последовательности из БД UniProt (D). Убедиться в этом можно, взглянув на выравнивание.

По идентификатору UniProt получили последовательность заданного белка. Построили парное выравнивание этой последовательности и последовательности белка-прототипа из PDB.

Выравнивание строилось с помощью программы needle на сервере kodomo. Характеристики:


 
Aligned_sequences: 2            
1: 1SU4_A                       
2: Q7ZXY6_XENLA                 
Matrix: EBLOSUM62               
Gap_penalty: 10.0               
Extend_penalty: 0.5             
                                
Length: 996                     
Identity:     889/996 (89.3%)   
Similarity:   962/996 (96.6%)   
Gaps:           2/996 ( 0.2%)   
Score: 4675.0
                  

Разметка мембранных сегментов на выравнивании

По идентификатору PDB белка-прототипа нашли описание ориентации белка в мембране в БД OPM (Orientations of Proteins in Membranes database)

в программе GeneDoc к парному выравниванию заданного белка и прототипа добавили еще одна строку, где символами "H" обозначили позиции аминокислот мембранных сегментов, "+" - позиции цитоплазматических петель, "-" - остальные (то, что находится в периплазме).

Предсказание топологии заданного белка с помощью наиболее популярной программы (TMHMM)

C помощью сервера TMHMM была предсказана топология заданного белка (опции по умолчанию).


Добавили к выравниванию в GeneDoc еще одну искусственную последовательность, отражающую результаты данного предсказания. Эту последовательность назвали "TMHMM".

В готовом выравнивании покрашены:

фиолетовым - выровненные последовательности белков;
красным - позиции одинаково предсказанных мембранных аминокислот;
зеленым - позиции одинаково предсказанных аминокислот цитоплазматических петель;
желтым - позиции одинаково предсказаных остальных аминокислот.

также выравнивание можно посмотреть в в виде текстового файла формата Clustal.

Оценка качества предсказания

Результаты предсказания топологии мембранного белка Q7ZXY6

	Число а.к. остатков
Всего а.к. остатков	996
Остатки, предсказанные как локализованные в мембране (всего)	174
Правильно предсказали (true positives, TP)	136
Предсказали не то, что нужно (а.о. предсказаны как мембранные, а по данным ОРМ таковыми не являются, false positives, FP)	38
Правильно не предсказали ( не предсказаны, и по данным ОРМ не находятся в мембране, true negatives, TN)	767
Не предсказали то, что нужно (остатки по данным ОРМ находятся в мембране, false negatives, FN)	55
Чувствительность (sensivity) = TP / (TP+FN)	0.71
Специфичность (specificity) =  TN / (TN+FP)	0.94
Точность (precision) = TP / (TP+FP)	0.78
Сверхпредсказание = FP/ (FP+TP)	0.22
Недопредсказание = FN / (TN+FN)	0.07

Хотя сервис TMHMM и не обнаружил 2-х мембранных участков, показанных для белка-прототипа в OPM, основные мембранные участки белка предсказаны достаточно хорошо. Чувствительность, специфичность и точность предсказания имеют достаточно высокие значения. Напротив, сверхпредсказание и недопредсказание достаточно низки.

 

<Четвертый семестр

<<Главная страница