С помощью программы pepwindow были получены два столбца координат для построения профиля гидрофобности. В первом, по которому программа проводит сортировку, указаны середины отрезков длины 19 (это число есть выбранный параметр -length программы pepwindow), а во втором — поставленные им в соответствие величины показателя гидрофобности. График был построен в EXCEL (результаты можно посмотреть в файле отчета).
На графике были выбраны 5 пиков со значением показателя гидрофобности большим, чем 1,8. Проверка полученных начал и концов для соответствующих пикам участков осуществлялась следующим образом:
Расположение найденных участков в последовательности белка и предполагаемое положение внутренних петель можно посмотреть здесь. Выполнение этого упражнения соответствует первым двум последовательностям в этом файле. Фиолетовой окраской выделены трансмембранные участки.
На сервере TMHMM был проведен поиск трансмембранных участков по fasta-последовательности исследуемого белка. Результат работы программы — таблица с указанием начал и концов трансмембранных участков, а также положение петель относительно мембраны ЭПР, и график. Данные относительно начал и концов ТМ-участков были занесены в протокол.
Судя по подписи вертикальной оси, на ней откладывается вероятность того, что участок последовательности окажется трансмембранным, внутренним или внешним (три соответствующие линии имеют разный цвет). Выше лежит графическое представление того предположения, которое делает программа на основании этих данных — а именно указаны трансмембранные участки (прямоугольниками соответствующего цвета), внешние и внутренние по отношению к мембране участки последовательности (линиями разных цветов). Выдача TMHMM, сохраненная в виде документа HTML, находится здесь. Под внутренней стороной понимается цитоплазматическая.
|
|
Кроме этого, как мне кажется, то, что на графике представлена постериорная вероятность, может помочь при определении структуры более сложного белка, у которого распределение пиков вероятностей будет не столь наглядно описывать участки последовательности. Недостатки профиля гидрофобности, который был построен в прошлом упражнении, по сравнению с таким графиком, на мой взгляд, следующие:
Расположение предсказанных TMHMM участков было указано в файле, где на последовательности отмечались найденные практически вручную трансмембранные участки. Этому заданию соответствуют третья и четвертая его строки. Зеленой окраской выделены предсказания TMHMM.
Можно заметить, что не все предсказанные TMHMM участки были обнаружены при работе с профилем гидрофобности. Возможно, они были пропущены всвязи с уже описанными выше недостатками этого метода. Из-за этого положение части внутренних петель было определено неверно.
|
По результатам выполнения этого упражнения можно сказать, что данные
о трансмембранных участках в базе OPM более обширны, нежели те, которые
дает предсказание с помощью программы TMHMM. Мне это не кажется странным,
так как информация в базе данных получена с использованием трехмерной структуры
белка, в то время как предсказание TMHMM делалось только по последовательности.
Все требуемые данные были добавлены к файлам отчета. Хотелось бы сказать, что предсказание внутренних петель с помощью правила von Hejne на основании данной локализации трансмембранных участков стало гораздо проще, чем раньше. Кроме того, на основании изображения локализации данного белка в мембране, которое находится в базе данных OPM и приведено справа, можно однозначно установить, что огромная петля между двумя ТМ-участками является внутренней, как и предсказывалось раньше (голубая линия – цитоплазматическая сторона, красная, соответственно, люменальная). Еще можно отметить, что те ТМ-участки, которые аннотированы в базе данных, но не приводились в качестве результирующих программмой TMHMM, все же могли бы быть определены с помощью того графика вероятностей, который она выдает. Там эти участки соответствуют не очень высоким, но все же выраженным пикам. |
|
"Торчащие" из мембраны остатки определялись следующим образом. В документе UniProt была найдена информация о вторичной структуре исследуемого белка. "Торчащими" остатками считались те, которые по предсказанию, сделанному OPM, не являются трансмембранными, но во-первых входят в спираль, предсказанную OPM как ТМ, а во-вторых были предсказаны вручную (или программой TMHMM) как ТМ.
То, как выполнялся расчет всех приведенных ниже величин, можно посмотреть в файле отчета.
| По профилю гидрофобности | TMHMM | |
| Всего предсказано | 97 | 155 |
| Из них: | ||
| ---По данным OPM находятся внутри мембраны | 69 | 113 |
| ---"Торчащие" из мембраны | 3 | 8 |
| ---Не имеют отношения к трансмембранным спиралям | 25 | 34 |
| Число непредсказанных остатков, которые по данным ОРМ находятся в мембране | 23 | 14 |
| Точность предсказания | 0,71 | 0,73 |
| Сверхпредсказание | 0,26 | 0,22 |
| Недопредсказание | 0,03 | 0,02 |
Как можно судить по этим данным, метод сравнения "почти вручную" не сильно отличается в худшую сторону от методы программы TMHMM. Но все же у него чуть-чуть ниже точность и, соответственно, чуть-чуть выше параметры сверхпредсказания и недопредсказания.