如何預測蛋白的跨膜螺旋?

2021-02-21 基迪奧生物

跨膜蛋白（transmembraneprotein，TP）主要有兩種類型：alpha-helical和 beta-barrels。而α-螺旋在細胞中通常具有信號傳導或轉運通道功能，細胞中的跨膜蛋白以此類型為主，在人類中，27％的蛋白質被預測為α-螺旋型跨膜蛋白。

 

那麼，如何預測一個蛋白是否具有跨膜螺旋（TMH）呢？

 

今天推薦大家一款比較好用的在線工具-TMHMM 2.0。TMHMM是由Anders Krogh和ErikSonnhammer開發的一種基於隱馬爾可夫模型（hidden Markov model）預測跨膜螺旋的工具。

 

工具網址：

http://www.cbs.dtu.dk/services/TMHMM/

 

這裡以人的AQP1蛋白（NP_932766.1）為例，看下如何用TMHMM來預測跨膜螺旋。方法很簡單，只需點 選擇文件 打開保存在本地的蛋白序列（fasta格式）或者將序列直接複製粘貼到序列框中（如下圖），Output format保持默認，然後點 Submit按鈕即可。

 

數秒後便給出結果，如下圖，提交的蛋白序列的胺基酸殘基數為269個，從Number of predicted TMHs可以看出，預測出的跨膜螺旋數量為6個。此外還預測出了序列不同區段屬於膜內測（inside）、膜外側（outside）或是跨膜螺旋(TMhelix)。

 

 

Length: 蛋白質序列的長度；

Number of predicted TMHs: 預測的跨膜螺旋數量；

Exp number of AAs in TMHs: 跨膜螺旋胺基酸殘基數量的期望值（超過18個，可能含跨膜螺旋或者含有信號肽）；

Exp number, first 60 AAs: 蛋白前60個胺基酸中跨膜螺旋的胺基酸量的期望值，如果這個數字超出幾個，N端預測的跨膜螺旋可能是信號肽；

Total prob of N-in: N-term位於膜細胞質側的總概率；

POSSIBLE N-term signal sequence: 當「Exp number，first 60 AAs」大於10時產生的警告。

 

給出的圖表主要為了可以查看可能性較低的跨膜螺旋區域，便於進一步細化跨膜螺旋區域。

橫坐標軸表示提交蛋白序列對應的胺基酸殘基序號，這裡為1-269，縱坐標軸的數值為橫軸上每個胺基酸位於膜內測（inside）、膜外側（outside）和跨膜螺旋區(TMhelix)的概率值。在縱坐標軸數值1-1.2的區域的序列結構示意圖，給出了很明確的展示。

 

如果，你想使用這個圖，可點上圖虛線框標出的 plot 下載EPS格式的矢量圖，可在Illustrator(Ai)軟體中進行編輯美化，如下。

 

當然，你也可以點 data ,下載作圖所用的數據，按自己重新作圖，如下圖。

 

注意，如果提交的序列被標記為內部或外部（如下圖），則預測的蛋白不包含跨膜螺旋！

 

今天的內容就到這裡啦~

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