多機能タンパク質の構造的多様性は、タンパク質オリゴマーの頻繁な確率論的進化を示唆する

科学分野:

• 生化学; 進化生物学; 構造生物学

背景:

• タンパク質のホモマー進化は、しばしば中立的なパターンに従い、生化学的機能への影響は最小限であると仮説が立てられています。同じ触媒機能を持つ相同酵素は、種を超えて多様な四次構造を示し、中立進化仮説を支持しています。多機能タンパク質、または「ムーンライティング」タンパク質は、四次構造の変動が非古典的機能にとって適応的である可能性がある代替的な説明を提供します。

研究 の 目的:

• タンパク質のムーンライティングが、タンパク質ホモマーで観察される四次構造の多様性のばらつきを説明するかどうかを調査すること。ホモマーにおける四次構造の多様性がタンパク質のムーンライティングに関連しているという仮説を検証すること。ムーンライティングタンパク質と非ムーンライティングタンパク質のオルソグループ間の四次構造の多様性を比較すること。

主な方法:

• ムーンライティングタンパク質と非ムーンライティングタンパク質の両方のオルソグループの分析。これらのタンパク質グループのさまざまな種にわたる四次構造の多様性の調査。ムーンライティングの有無とホモマー四次構造の多様性との関連性の統計的評価。

主要な成果:

• ムーンライティングとホモマー四次構造の多様性との間には、非常に弱い関連性しか見られませんでした。観察されたパターンは、タンパク質ホモマー複合体の中立進化の期待と一致しています。四次構造の多様性は、タンパク質のムーンライティングの性質によって主に駆動されているようには見えません。

結論:

• ムーンライティングは、タンパク質ホモマーの四次構造の多様性に有意に寄与しません。多くのタンパク質ホモマーの進化は、ムーンライティングとは独立して、中立的な原則に従う可能性が高いです。ホモマーの適応は、特定の生化学的機能よりも細胞の生物物理学的特性に関連している可能性があります。