Предсказание топологии мембранного белка AQP4_BOVIN

   Используя данный график, было произведено предсказание трансмембранных сегментов; это предсказание было сопоставлено с предсказанием программы TMHMM, а также с данными ресурса OPM о топологии прототипа заданного белка — AQP4_RAT (оказалось, что прототип имеет то же количество аминокислотных остатков, что и белок AQP4_BOVIN, и выравнивание этих белков не содержит гэпы, поэтому аминокислотные координаты по обоим белкам совпадает). Последовательности этих белков были найдены в базе данных Swiss-Prot по ID. Вес выравнивания, полученного с помощью программы needle при параметрах по умолчалию, — 1589, процент идентичности последовательностей — 94.1. Координаты трансмембранных участков в аминокислотной последовательности по данным трех источников также приведены в файле profile.xls.
   При построении топологии вручную изначально длина спирали принималась равной 20 аминокислотным остаткам, ее центр соответствовал пику на профиле гидрофобности, но и ширина участка с довольно высоким средним значением гидрофобности должна была приблизительно равняться 20 остаткам. Определенные таким образом координаты немного редактировались на концах (выбрасывались заряженные остатки на концах спиралей или к спиралям добавлялись близлежащие гидрофобные остатки — что встречалось чаще).

   Помимо этого, в соответствии с правилом фон Хейне, гласящем, что немембранные участки белка, лежащие в цитоплазме, содержат больше положительно заряженных остатков (K и R), чем те, что лежат на внешней стороне мембраны, были предсказаны внешние и внутренние петли. Это же предсказание было сделано с помощью программы TMHMM, а также после анализа координат трансмембранных сегментов, содержащихся в базе данных OPM. Результаты работы представлены в виде трех новых последовательностей, присоединенных к выравниванию белков AQP4_BOVIN и AQP4_RAT; их названия — Manual, TMHMM и OPM (в порядке перечисления). Трансмембранные спирали обозначены буквами H, участки белка, находящиеся на внутренней стороне мембраны — знаком +, а участки с внешней стороны — знаком –.
   Выравнивания находятся в файле marking.msf.

При определении остатков, "торчащих" из мембраны на концах спиралей был использован PDB-файл структуры белка-прототипа — 2d57.pdb. Используя RasMol, была выделена одна из цепей тетрамера, содержащегося в файле, и раскрашена по структуре. Кроме того, в PDB-структуре содержатся dummy-атомы, изображающие границу мембраны (наружная — красная, внутренняя — синяя). Номера, остатков, покрашенных в красный цвет (входящих в спирали) и торчащих из мембраны: 33, 57, 58, 59, 68, 69, 206, 224. Хотя по данным, указанным на сайте OPM, эти остатки не входят в спирали, в пункте B рассматривались именно они.    Ниже представлен текст скрипта который был написан для определения номеров остатков, а справа помещено изображение им порождаемое. load 2d57.pdb background white wireframe off backbone 70 color structure restrict *A or hetero select hetero cpk 100 color cpk

   Согласно таблице, оба метода (определение трансмембранных участков вручную и с помощью программы TMHMM) дают погрешность в 10 – 15%. Отчасти это связано с тем, что идентифицировать 2 α-спирали, состоящие из 10 остатков, не удалось при применении обоих методов. Эти спирали в прототипе, скорее всего, пронизывают лишь один слой мембраны, чем и объясняется их небольшая длина. Вполне логично, что программа pepwindow, строившая профиль при длине рамки 19, не выдала широкого пика на этом участке. Что касается программы TMHMM, то все спирали, предсказанные ей, имели длину в 23 аминокислотных остатка (при параметрах по умолчанию), что указывает на ее неприменимость к таким α-спиралям небольшого размера.