如何预测蛋白的跨膜螺旋?

2018/07/05
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推荐一款比较好用的在线工具-TMHMM 2.0。TMHMM是由Anders Krogh和ErikSonnhammer开发的一种基于隐马尔可夫模型(hidden Markov model)预测跨膜螺旋的工具。

跨膜蛋白(transmembraneprotein,TP)主要有两种类型:alpha-helical和 beta-barrels。而α-螺旋在细胞中通常具有信号传导或转运通道功能,细胞中的跨膜蛋白以此类型为主,在人类中,27%的蛋白质被预测为α-螺旋型跨膜蛋白。

那么,如何预测一个蛋白是否具有跨膜螺旋(TMH)呢?

推荐一款比较好用的在线工具-TMHMM 2.0。TMHMM是由Anders Krogh和ErikSonnhammer开发的一种基于隐马尔可夫模型(hidden Markov model)预测跨膜螺旋的工具。

工具网址:
http://www.cbs.dtu.dk/services/TMHMM/

这里以人的AQP1蛋白(NP_932766.1)为例,看下如何用TMHMM来预测跨膜螺旋。方法很简单,只需点 选择文件 打开保存在本地的蛋白序列(fasta格式)或者将序列直接复制粘贴到序列框中(如下图),Output format保持默认,然后点 Submit按钮即可。

数秒后便给出结果,如下图,提交的蛋白序列的氨基酸残基数为269个,从Number of predicted TMHs可以看出,预测出的跨膜螺旋数量为6个。此外还预测出了序列不同区段属于膜内测(inside)、膜外侧(outside)或是跨膜螺旋(TMhelix)。

结果参数解读
Length: 蛋白质序列的长度;
Number of predicted TMHs: 预测的跨膜螺旋数量;
Exp number of AAs in TMHs: 跨膜螺旋氨基酸残基数量的期望值(超过18个,可能含跨膜螺旋或者含有信号肽);
Exp number, first 60 AAs: 蛋白前60个氨基酸中跨膜螺旋的氨基酸量的期望值,如果这个数字超出几个,N端预测的跨膜螺旋可能是信号肽;
Total prob of N-in: N-term位于膜细胞质侧的总概率;
POSSIBLE N-term signal sequence: 当“Exp number,first 60 AAs”大于10时产生的警告。

给出的图表主要为了可以查看可能性较低的跨膜螺旋区域,便于进一步细化跨膜螺旋区域。

横坐标轴表示提交蛋白序列对应的氨基酸残基序号,这里为1-269,纵坐标轴的数值为横轴上每个氨基酸位于膜内测(inside)、膜外侧(outside)和跨膜螺旋区(TMhelix)的概率值。在纵坐标轴数值1-1.2的区域的序列结构示意图,给出了很明确的展示。

如果,你想使用这个图,可点上图虚线框标出的 plot 下载EPS格式的矢量图,可在Illustrator(Ai)软件中进行编辑美化,如下。

当然,你也可以点 data ,下载作图所用的数据,按自己重新作图,如下图。

注意,如果提交的序列被标记为内部或外部(如下图),则预测的蛋白不包含跨膜螺旋!

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