Структура и функционирование белков. Применение методов биоинформатики - Джон Ригден 2014
Методы биоинформатики для изучения структуры и функций неупорядоченных белков
Предсказание функций БПН
Поддержание неупорядоченности
В завершение дискуссии о предсказании функций БПН по последовательности уместно будет упомянуть предложенный в некоторых работах подход, в рамках которого БПН на основе особенностей аминокислотного состава объединяют в кластеры, которые затем связывают с функциями. Данные, полученные на основе такого анализа, слишком ограничены для использования в предсказании функций, однако они могут оказаться полезны при выборе дальнейших направлений исследований.
Транс-активаторные домены факторов транскипции характеризуются выраженной склонностью к неупорядоченности (Sigler 1996; Minezaki et al. 2006); также их можно классифицировать по аминокислотному составу. Обычно факторы транскрипции классифицируют на основе таких особенностей аминокислотного состава их транс-активаторных доменов, как кислотные свойства, высокое содержание Pro и Gin (Triezenberg 1995). Несмотря на то, что такие различия недостаточно обоснованы статистически, принадлежность фактора транскрипции к той или иной категории можно подтвердить на том основании, что функции отдельной категории остаются нечувствительны к аминокислотным заменам до тех пор, пока сохраняется отличительное свойство транс-активаторного домена (Норе et al. 1988). С другой стороны, мутации, изменяющие это отличительное свойство, нарушают функционирование домена (Gill and Ptashne 1987). Таким образом, некоторые свойства, наблюдаемые на уровне аминокислотного состава, тесно связаны с выполняемыми функциями.
Существование таких общих связей исследовано непосредственно при кластеризации БПН в пространстве аминокислотного состава (Vucetic et al. 2003). Исходное положение этого исследования состоит в том, что методы прогнозирования неупорядоченности, обученные на одной группе белков, часто отличаются низкой производительностью при работе с другими группами, а это свидетельствует о значительных различиях в свойствах последовательностей неупорядоченных белков. Так, Дункер и его коллеги провели кластеризацию 145 БПН, используя различные методы прогнозирования и критерий точности предсказания в качестве разделителя единичных белков. Оказалось, что можно выделить три схожим образом заселенных группы неупорядоченных белков, которые отличаются аминокислотным составом. Группы были обозначены V, С и S. Группа С содержит большое количество His, Met и Ala; в группе S меньше His; группа V отличается повышенным содержанием наименее гибких аминокислот (Cys, Phe, Ile, Туr). Для каждой из групп характерна связь с определенными функциями. Так, 9 из 10 рибосомальных белков Е. coli относятся к группе V. С другой стороны, среди БПН, отвечающих за связывание с РHK геномов вирусов, почти нет представителей группы V, как и среди белков, отвечающих за связывание с ДНК. БПН, принимающие участие в белок-белковых взаимодействиях, принадлежат преимущественно к группам V и S. Несмотря на известные ограничения такого анализа, он ясно показывает, что тип неупорядоченности белка, заложенный в аминокислотном составе, связан с выполняемыми функциями. Более глубокий анализ такого рода можно использовать при предсказании функций.