Структура и функционирование белков. Применение методов биоинформатики - Джон Ригден 2014

Методы биоинформатики для изучения структуры и функций неупорядоченных белков
Функциональная классификация БПН
Функциональная классификация БПН на основе генной онтологии

Рассмотрению вопроса преобладания неупорядоченной структуры в некоторых функциональных классах белков посвящен ряд исследований (Iakoucheva et al. 2002; Ward et al. 2004; Tompa et al. 2006; Xie et al. 2007). Как правило, в их основе лежит схема генной онтологии (ГО) (GO, от “Gene Ontology”) (Ashbumer et al. 2000), а неупорядоченность рассматривается во всех трех онтологических аспектах: молекулярные функции, биологические процессы и клеточная локализация. Авторы различных работ приходят к общим выводам: частота встречаемости неупорядоченной структуры значительно выше у эукариот по сравнению с прокариотами; неупорядоченность является общим свойством белков, выполняющих регуляторную и сигнальную функции. При рассмотрении в аспекте молекулярной функции наиболее высокие уровни неупорядоченности наблюдаются в таких категориях как регуляция транскрипции, белковые киназы, фактор транскрипции, связывание ДНК, тогда как низким уровнем отличаются категории оксидоредуктаз, катализа, лигаз, структурных молекул. В аспекте биологических процессов высоким уровнем неупорядоченности отличаются категории развития, фосфорилирования белков, регуляции транскрипции, передачи сигналов, в то время как в категориях биосинтеза и энергетических путей неупорядоченность встречается редко. В отношении аспекта клеточной локализации, неупорядоченность преобладает в ядерных и хромосомных белках, белках цитоскелета, низким уровнем характеризуются митохондриальные, цитоплазматические и мембранные белки.

Аналогичные закономерности были обнаружены в тех случаях, когда прогнозирование осуществлялось для обширных неупорядоченных областей, которые принято считать функционально значимыми (Xie et al. 2007). При анализе ключевых слов аспекта биологических процессов базы данных SwissProt была обнаружена выраженная корреляция с неупорядоченностью, как положительная (например, для дифференциации, транскрипции, регуляции транскрипции), так и отрицательная (например, для биосинтеза, транспорта, транспорта электронов, гликолиза) (Xie et al. 2007). При анализе ключевых слов аспекта молекулярной функции наибольшая положительная корреляция наблюдалась для рибонуклеопротеинов, рибосомальных белков, белков развития, в то время как отрицательной корреляцией отличались оксидоредуктазы, трансферазы, лиазы, гидролазы. Из 710 описывающих функции ключевых слов базы данных SwissProt 238 имели выраженную положительную и 302 - выраженную отрицательную корреляцию с неупорядоченностью структуры; 170 ключевых слов имели неясную принадлежность.

Все исследования, посвященные обсуждаемому вопросу, имеют общее положение, согласно которому для белков, выполняющих регуляторные функции, отмечается положительная корреляция с неупорядоченностью структур, тогда как для белков с каталитическими функциями характерна отрицательная связь с неупорядоченностью.