基于直接耦合分析的同源寡聚蛋白界面共进化信号的大规模识别
生物大分子
2019-10-07 v1
摘要
蛋白质经过进化以执行多种细胞功能，从作为反应催化剂到协调细胞增殖与发育。通常，蛋白质并不能作为单体发挥其全部潜能，而是以同源寡聚体形式或与其他蛋白质作为异源寡聚体进行协同相互作用。此类蛋白质复合物与相互作用的实验研究一直十分艰巨。理论结构预测方法是一种极具吸引力的替代方案。在此，我们通过全局统计的直接耦合分析 (Direct Coupling Analysis, DCA) 追踪残基共进化，从而研究同源寡聚体界面。DCA 能够准确推断残基间的空间邻接关系。这些邻接关系可作为结构预测技术中的约束条件，用于预测高分辨率模型。利用序列数据库持续的指数级增长，我们远远超越了少数蛋白质家族的个案研究，将近 2000 个具有充足序列信息且结构已解析同源寡聚体界面的 PFAM 蛋白家族应用于 DCA 的系统性大规模研究。我们发现，DCA 通常能够识别出大界面。我们进一步证明，DCA 能够区分一个大的 PFAM 家族内具有不同结合模式的亚家族。为这些亚家族导出的序列接触信息被证明足以组装出多种蛋白质寡聚体的精确结构模型。因此，我们提供了一种研究任意蛋白质家族寡聚化的方法，从而得到对通常困难的实验方法具有补充作用的结构模型。结合日益丰富的序列数据，我们预期本研究将有助于在未来实现对许多异源蛋白质复合物的结构描述。
引用
@article{arxiv.1703.01246,
title = {Large-scale identification of coevolution signals across homo-oligomeric protein interfaces by Direct Coupling Analysis},
author = {Guido Uguzzoni and Shalini John Lovis and Francesco Oteri and Alexander Schug and Hendrik Szurmant and Martin Weigt},
journal= {arXiv preprint arXiv:1703.01246},
year = {2019}
}
备注
18 pages, 6 figures, to appears in PNAS