细菌基因组中家族特异的标度律

在进化基因组学中发现的若干定量不变量中，最引人注目的之一是：在给定大小的基因组中，共享特定功能注释的蛋白质或蛋白质结构域的总丰度的标度规律。这些功能类别的大小平均而言随蛋白质编码基因总数呈幂律变化。在此，我们表明此类规律不仅限于高层次功能类别的整体行为，而且系统地存在于单个蛋白质结构域进化家族的层面。具体而言，每个家族内的蛋白质数量遵循与基因组大小相关的家族特异标度律。功能相似的家族集合倾向于遵循相似的标度律，但情况并非总是如此。为了系统地理解这一点，我们根据其标度特性提供了家族的全面分类。此外，我们针对属于给定类别或预定义组的家族的标度异质性，开发了一个定量评分。在仅由或主要由生物功能驱动选择的普遍合理假设下，这些发现指出了特定蛋白质结构域的微调和相互依赖的功能角色，这超出了我们当前的功能注释。该分析为蛋白质家族的进化扩张与塑造细菌基因组基因库的功能约束之间的联系提供了更深入的视角。