如何预测蛋白的跨膜螺旋？

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？

 

今天推荐大家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./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！

 

今天的内容就到这里啦~