DeepTMHMM2实现跨膜蛋白拓扑结构和亚细胞定位的准确预测

跨膜α螺旋蛋白和β桶蛋白是蛋白质组中无处不在的组成成分。拓扑预测用于推断蛋白质如何嵌入脂质双层，从而识别跨膜区段及其取向。尽管近期方法在跨膜区段预测方面已取得较高性能，但它们无法预测再入区和界面螺旋——这类膜相关区段会部分插入膜中，但不会穿越脂质双层——也无法识别蛋白质位于哪一种生物膜中。 在此，我们提出DeepTMHMM2，这是首个在拓扑预测中纳入再入区和界面螺旋，并联合预测蛋白质在17种生物膜中定位的预测器。基准测试结果表明，DeepTMHMM2能够成功学习预测这些新增元素，同时在经典α螺旋和β桶拓扑预测任务上也取得了优异性能。将DeepTMHMM2应用于Swiss-Prot表明，非穿膜区段是跨膜蛋白质组的普遍特征，其中界面螺旋存在于近四分之一的所有α螺旋跨膜蛋白中。

跨膜α螺旋蛋白和β桶状蛋白是蛋白质组中普遍存在的组成成分。拓扑预测旨在推断蛋白质如何嵌入脂质双层，识别跨膜片段及其取向。尽管近期方法在跨膜片段预测方面取得了较高性能，但它们无法预测回返区和界面螺旋——这类膜相关片段仅部分插入膜中而不穿越双层——也无法识别蛋白质所处的具体生物膜。本文提出了DeepTMHMM2，这是首个在拓扑预测中纳入回返区和界面螺旋，并联合预测蛋白质在17种生物膜中定位的预测器。基准测试结果表明，DeepTMHMM2能够成功学习预测这些新增要素，同时在经典α螺旋和β桶状拓扑预测任务上也达到了优异性能。将DeepTMHMM2应用于Swiss-Prot表明，不跨膜片段是跨膜蛋白质组中的普遍特征，几乎四分之一的所有α螺旋跨膜蛋白中都存在界面螺旋。

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📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.24.746435v1?rss=1

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