BIOINFORMATIKA V PRAXI – CVIČENÍ 7


                                   PREDIKCE VLASTNOSTÍ PROTEINŮ

                       ZÁKLADNÍ FYZIKÁLNĚ-CHEMICKÁ CHARAKTERISTIKA PROTEINŮ



STUDIJNÍ MATERIÁLY

The ExPASy (Expert Protein Analysis System) proteomics server of the Swiss Institute
of Bioinformatics (SIB), http://www.expasy.org/.


ÚKOL 1

Pomocí programu Compute pI/Mw (http://web.expasy.org/compute_pi/) určete teoretickou molekulovou
hmotnost a izoelektrický bod proteinu.


RVLMEILFDMTRSPIDIELIFLKVVKVSETALEMAVEFPQRWCHGARQGWSIPNALVAEQIVVLAARVDRPLTISVEAAVKSIFELISPSPVELQSSTG
KAAYDFGGKLYSTADADTRNGNIQGLRIHYSLFLFDMHPKEGMLEGIAVFTSVVPTDEDIGNSPSKKTKLSRAPYYDGFHAGTIQATTNYAEKSKQTLM
LEGNNVKLHDYQQAKECVLGNHAWPDLRKNRGGLEGRCRDNL



ÚKOL 2

Vyhledejte na ExPASy predikční nástroje pro predikci posttranslačních modifikací proteinů.


ÚKOL 3

U následujících hypotetických savčích proteinů predikujte možná místa fosforylace a c‑mannosylace.
Které aminokyseliny jsou při těchto procesech modifikovány?


Protein 1
SCLAETQQMVKAERKLCHMHVKTCCFYTAFAEVRYTDQYPRGMCTDHEKSNEQEQTFRSHHAFMTHEHMANSFGLVTQQCELRSFDTPKFYVLLACNKK
FQAAPPQQVGCICLDYMYIFETIGGPVNIVIIKIDHLTDYMSGKSLKPARYGDEMRNPMNCPNERSGVPGSMNNYSGDFMRNFNISDQIALIKHYDVYC
HLPVR


Protein 2
LFFWVGWKPIKIQQPYWMHNIGMLWNVVILGVPFCNPWEELEMAWVCHHEWERHNVNGCKWLYPFQKVMGKNLGRPNVYQHHQDHAGPNIVRMGMEFYQ
NFLHDAIFCYKANGKAGPQWEDYLVCHDKNIFAFWPCYQGRKFDEWCMVQLWDCIEKPAAMCYVRDPNKIEVLRDKGEARKLLPMMICYYNDQIDPWNY
IFLHVPMQYEFDRRAKQYWDEMQACRYIVIDDCRHMEMLAFCQMNHRCYFGQAKHREHGRFA

ÚKOL 4

Pomocí programu ProtParam (http://web.expasy.org/protparam/) určete základní fyzikálně-chemické
parametry následujících proteinů.

Protein 1
HLGYKRWRWSDLFDNKSTALVVARCRIAQAPYDHCINPETRYMMRHWMKCHCAWNECGGRHFENMNAICAWCDFGLLSTESMVKSFYIRTQPESCSWPY
IHTCPLEHSLVKRNLIPYFEHTKGWYEATAHVACIFDEHIDGRWNQISRQGWWYLPPNMNCWNMFYLIGYIQMGQDIRHCHKDHQGVFLRFFDKQHFLQ
VDNMAFKHTNNCVYPWKIRQNPEWLDCPNPPGYVDWVCMYVIPQMVEVTSCSINKETWFEIPEYWEFTTKWPGNTYTLVFKGYGADKTSKRQDTMMGQL
DGR
PSKAMYSCGMDLSHSAHAQVIPMTNEWSEQLVYFKSIMVDGRMAFRQADQFCQLTHAEKV

Protein 2

atggcaacacaaggagtgttcacccttcccgccaacacccggttcggcgtcaccgccttcgccaactcgtccggaacccagacggtgaacgtgctggtc
aacaacgagacggccgcgaccttcagcgggcaaagcaccaataacgccgtcatcggcacccaggtgctcaactccggcagcagtggcaaggtacaggtc
caggtcagcgtcaacggccgcccctcggatctggtctcggcacaggtaatcctgaccaacgagctgaacttcgccctggtcggctctgaagacggcacc
gacaacgactacaacgacgccgtcgtggtgatcaactggccgctcggctag


ÚKOL 5

Pomocí programu GPMAW (http://www.alphalyse.com/gpmaw_lite.html) určete základní fyzikálně-chemické
parametry následujícího proteinu.

KIGEDNTQECMCSPLHSNGGSEYLVAGGKAKPAGKLAQHWGQRILGTQRTSAVESGVLAYARATSAGEKTRQWQRIANSRLIVDKNPNDVAKTKRSYTI
LILKVNRDEQYIPDATVLVADGTFILGDNLVIEKLTEFPALNPFSFHRDARGESQEEVEGLVKMMPDPSHGLLNLVTVATSYVIIMFSLEAVSRIMLFA
YASPLTLKLDEFKMNGPKEYDIWVQEEPFDFLQVHDSAIHRRRIGPLC

ÚKOL 6

Akceptují Compute pI/Mw, ProtParam a GPMAW nestandardní proteinogenní aminokyseliny selenocystein a
pyrolysin?


ÚKOL 7

Porovnejte teoretickou stabilitu následujících proteinů.


Protein 1

LVIVDAVTLLSAYPEASRDPAAPTVIDGRHLYVVSPGDAAQLGHNDSRLFTGLSPGDQLHLRETALALRAEVSVLFIRFALKDAGIVAPIELEVRDAAT
AVPDADDLLHPSCRPLKDHYWRSDVLAAGATTCTADFAVCDRDGTVSGYFRWETSIEIAGSQPDTKQPGFKPSSDRNGNFSLPPNTAFKAIFYANAADR
QDLKLFIDDAPEPAATFVGNSEDGVRLFTLNSKGGKIRIEASANGRQSATDARLAPLSAGDTVWLGWLGAEDGADADYNDGIVILQWPIT


Protein 2

DRNGNFSLPPNTAFKAIFYANAADRQDLKLFIDDAPEPAATFVGNSEDGVRLFTLNSKGGKIRIEASANGRQSATDARLAPLSAGDTVWLGWLGAEDGA
DADYNDGIVILQWPIT


Protein 3

LVIVDAVTLLSAYPEASRDPAAPTVIDGRHLYVVSPGDAAQLGHNDSRLFTGLSPGDQLHLRETALALRAEVSVLFIRFALKDAGIVAPIELEVRDAAT
AVPDADDLLHPSCRPLKDHYWRSDVLAAGATTCTADFAVCDRDGTVSGYFRWETSIEIAGSQPDTKQPGFKPSS


ÚKOL 8
Porovnejte teoretický extinkční koeficient následujících proteinů.

Protein 1
KTDYWTHMWEMIEHQDWQPCMVIWMFDWDVYACWWLHIKRWGYLNHLKHARSDQIQHVETRSLAMPPTVDRGDCNFNSNVQEAWKAKKKNYCGWEQYWP
STCGIAGDFSFNYLWGYACWKQIGPPESWAFSWLTYQFNYTPNTFIFMHRKMLITWLEMSFVWCRHNWVVGSRPECR
Protein 2
HHIAINGGLFRRTNNACITCTFTCTGNFQFLDRRLSGQIACRQRFNAQVALRRRFHTFQAFRNTRHEEKCQHGNAMQIIPQCTTHLHAFNREGHATFHA
GKKNIHNAKHRNFQNMNLGQKQTAQHTPCHGGQCLFRCEKNCAAGFLSGFCLEFCAKHHEFHHFFLFFNGCKNKGEIIFRKFINPQTGIQGCILLIPSH
IGLENFAFNLLGAIDGLTFMCQNHQQLQHNHFNLMCNGRKCLLGRSDCRLGNFNFTGQVGLAGLGRTALGHQTQLFTRRDTGKETRDNLTTAKETAHIA
GAL
HTIRRQFKINLRQEKENHHQAFTHAENQEHGTIGFTLIGITQQEFNNRGTKQVQHFGFALQNLHLKIRMINFCRNQAHQRNTKLGDFEVCAANDQHANP
AILALFQQGIMTRHADLTTTFNCHQNENKHQRRQLRHTGEQLRQICQSDITMGLIRIIEVRIKARAMNEHTMHFHCLELRCARRTIGTGRLCKTGMGHD
ANIIHCATMHAAAIIARFTF

SAMOSTATNÝ PROJEKT
Pomocí programu ProtParam určete u vašeho proteinu základní fyzikálně-chemické parametry.


                                   PREDIKCE VLASTNOSTÍ PROTEINŮ

                                        LOKALIZACE A FUNKCE



PREDIKCE LOKALIZACE PROTEINU V BUŇCE

Predikce lokalizace proteinu v buňce může být cenným nástrojem pro určení FUNKCE proteinu.
Z výskytu proteinů v buňce (cytoplasmatické, membránové, extracelulární, v buněčné stěně...) můžeme
například u patogenních mikroorganismů odhadnout, zda se jedná o protein důležitý pro virulenci.







ÚKOL 9

Pomocí programu PSORT (http://www.psort.org/) určete lokalizaci následujícího proteinu v buňce:


Protein z bakterie Micrococcus luteus
MEINGLTWGLTIALIVGLLAFDYFAHVRKAHTPTIKEAAVWSGVYVGLALVFGLVFFAFGDTQHAVEYYTGYLLEKALSVDNLFVFLVIMASFRVPREY
QQKVLLFGITFALISRTLFILLGAAVIAAWSDVFYLFGLFLLIIAGGQLKGEMSGDAEGAQDEADNVMVRLVKRFLPASDQFDGERLFTTVDGKRLMTP
MLLVMIAIGATDILFAFDSIPAIFGVTQEAYIVFTATAFSLMGLRQLYFLIDGLLDRLVYLAYGLSALLAFIGVKLILHALHENNLPFINGGENVPVAE
IPTNLSLVVVVVILAITVLVSLYSPKGQALRALQNAEKYSYRYSKLAEDADPAERERAAALMDRWTARAEALDQRWRDQLLEHKDAWSAIIRTAHETRF
ADPRDDDARGVSEQIVRQDGPTV


ÚKOL 10

Pomocí programu PSORT určete lokalizaci následujících proteinů v buňce:


Protein 1 z neznámé gramnegativní bakterie

MTKYALVGDVGGTNARLALCDIASGEISQAKTYSGLDYPSLEAVVRVYLDEHGVSVEDGCIAIACPITGDWVAMTNHTWAFSIAEMKKNLGFSHLEIIN
DFTAVSMAIPMLKKEHLIQFGGGEPVDGKPIAVYGAGTGLGVAHLVHVDKRWISLPGEGGHVDFAPNSEEEAMILEILRAEIGHVSAERVLSGPGLVNL
YRAIVKSDNRLPENLRPKDITERALADSCIDCRRALSLFCVIMGRFGGDLALTMGTFGGVYIAGGIVPRFLEFFKASGFRGGFEDKGRFKDYVHGIPVY
LIVHDNPGLLGSGAHLRQTLGHIL


Protein 2 z neznámé bakterie

LVIVDAVTLLSAYPEASRDPAAPTVIDGRHLYVVSPGDAAQLGHNDSRLFTGLSPGDQLHLRETALALRAEVSVLFIRFALKDAGIVAPIELEVRDAAT
AVPDADDLLHPSCRPLKDHYWRSDVLAAGATTCTADFAVCDRDGTVSGYFRWETSIEIAGSQPDTKQPGFKPSS


Protein 3 z Aspergillus fumigatus
MKPQTAAFLLSLLGSTLAAPIQHADKGSDVKPTPTGRGAPGGFFTGFPSGVPSGLPSGFPGGPVPGGFGGDGPNGPIPSGPVPTGAAPSGFPSFGTGPA
PSGAPQGEEGSSSFGGQGVQARSPQDFEDSGAAPSGAIPSGAIPTGAVPSGAPNGFGGFGQGGHGGPGGPGEEGSGPSPTGAVPSGAIPSGAAPSGAVG
GFDGFGQASENSGNAQFQSSGTSPFGASHSGSASGHQGGRHGGDHRGQHGNGSGAIPSGAAPSGAAPSGAAGGFPGFGQGGEGSGPSPTGAVPSGAAGF
GGQGHGQGQGSFPTGVAPSDVPSAQPTA

ÚKOL 11

Určete lokalizaci proteinu z Aspergillus fumigatus v buňce rovněž pomocí TargetP
(http://www.cbs.dtu.dk/services/TargetP/). Výsledky porovnejte.






SEKUNDÁRNÍ DATABÁZE PROTEINŮ

Sekundární databáze obsahují informace odvozené z primárních databází ve formě charakteristických
vzorů sekvencí, tj. funkčních nebo strukturních motivů získaných srovnáním primárních dat
(sekvencí). Sekundární databáze jsou vhodné pro vyhledávání „vzoru“ charakteristického pro určitou
skupinu proteinů, tj. pro určení funkce proteinů.

Sekundární databáze proteinů (PROSITE, Pfam, PRINTS, ProDom, SMART, TIGRFAMS) jsou v současné době
sdruženy do integrované klasifikační databáze proteinů InterPro.


ÚKOL 12

Dva z předcházejících proteinů analyzujte pomocí databáze InterPro
(http://www.ebi.ac.uk/interpro/). Jaké domény/motivy proteiny obsahují a jaká je předpokládaná
funkce proteinů? Popište.


SAMOSTATNÝ PROJEKT

Predikujte lokalizaci svého proteinu v buňce, dále analyzujte svůj protein pomocí databáze InterPro
a určete jeho možnou funkci.