12 апреля 2011 г. Факультет Биоинженерии и Биоинформатики, 2 курс, весенний семестр Функции Мембранные белки. Транспортные белки.

Что необходимо, чтобы белок мог находиться внутри липидного бислоя?
Липидный бислой
цитоплазма
межклеточное пространство

Терминология
связаны с поверхностью липидного бислоя электростатическими силами
Мембранные белки
интегральные
периферические
политопические
монотопические
трансмембранные белки
(TM)

Решение #1: альфа-спираль
водородные связи i+4 -> i

Примеры:
BACTERIORHODOPSIN
Одиночная α-спираль или несколько спиралей
(> 90% of TM белков)
ATP SYNTHASE

Решение #2: Beta-barrel

Примеры:
PDB = 1EK9, from ESCHERICHIA COLI
PDB = 2POR, PORINE
Beta barrels – внешняя мембрана грамотрицательных бактерий,
а также мембраны митохондрий и хлоропластов

Общая топология TM белков

Правило von Heijne
“the positive-inside rule”

Шкала гидрофобности

http://www.tcdb.org/
Transporter Classification Database

V.W.X.Y.Z

V (число ) – класс транспортера:
W (буква) - подкласс; для активных транспортеров определяет источник энергии
X (число) - семейство белков (иногда – суперсемейство, т.е. сходство последовательностей недостоверное, но структурно белки сходы)
Y (число) - подсемейство
Z - определяет специфичность транспортируемых веществ
Категории классификации TC

Активный транспорт
Использует АТФ
Superfamily: The ATP-binding Cassette (ABC)
транспортирует мальтозу
Пример: белок MALF_ECOLI, TC 3.A.1.1.1

http://opm.phar.umich.edu/
Ориентация белка определяется минимизацией энергии
ΔGtransfer, с учетом параметров d, z0, Θ и φ в системе координат, в которой ось Z совпадает с нормалью бислоя

В чем проблема?
От 15% до 30%
от общего числа белков
— белки
с хотя бы одной
трансмембранной спиралью
Всего ≈72244
белковых структур.
Мембранных - 279 (0.39% ),
2011

По профилю гидрофобности
C учетом TMHMM (предсказание TM α-спиралей)
для β-баррелей – отдельный подход (например, PRED-TMBB)
По 3D структуре гомолога
По множественному выравниванию
Способы предсказания трансмембранных участков

Как оценить качество паттерна или профиля? Или как оценить качество предсказания?

Ошибки первого рода (FP): отвергается нулевая гипотеза, а она соответствует действительности.
Ошибки второго рода (FN): принимается нулевая гипотеза, а она не верна.
Ошибки третьего рода: справедливо отвергнута нулевая гипотеза на основе неверных соображений.
Ошибки……