球状蛋白折叠的形进化是从随机序列的随机序列开始的
Harutyun Sahakyan1, Sanasar G Babajanyan1, Yuri I Wolf1
1Computational Biology Branch, Division of Intramural Research, National Library of Medicine, NIH, Bethesda, MD 20894.
蛋白质折叠进化模拟器 (PFES) 模拟了蛋白质折叠如何从随机序列进化. 稳定的蛋白质折叠可以相对快速出现,这表明进化道路比以前认为的更容易.
科学领域:
- 计算生物学 计算生物学
- 蛋白质进化 蛋白质进化
- 生物信息学是一种生物信息学.
背景情况:
- 蛋白质折叠的起源和演变仍然是生物学中的一个基本挑战.
- 了解简单的蛋白质结构是如何从随机序列中产生的,对于破译进化过程至关重要.
研究的目的:
- 开发一种计算工具,即蛋白质折叠进化模拟器 (PFES),用于模拟蛋白质折叠进化.
- 在选择性压力下,从随机的氨基酸序列研究蛋白质折叠的进化轨迹.
- 为了确定蛋白质折叠进化的效率和速度.
主要方法:
- 从随机的氨基酸序列中模拟球状蛋白质折叠的演变,使用原子细节.
- 引入蛋白序列中的随机突变并评估它们的结构效应.
- 应用于稳定性和蛋白质-蛋白质相互作用的选择性压力,以指导进化.
- 追踪进化史和量化每站点的氨基酸替代.
主要成果:
- 证明了稳定,球状蛋白质折叠从随机序列的进化,无论是单体还是复合体.
- 复制了已知的天然蛋白质折叠的演变,并产生了新的,以前未被发现的折叠.
- 表明简单的球状蛋白折叠以平均每位1.15到3个氨基酸替换演变,其中一些以每位0.2个替换的速度演变.
结论:
- 蛋白质折叠可以从随机序列更容易和更快地演变,而不是通过比较自从最后的普世共同祖先以来保存的蛋白质来建议.
- PFES提供了一个有价值的平台,用于测试与蛋白质折叠演变相关的假设,并探索新型蛋白质结构的出现.
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