特定の機能を備えた異なるEGFドメインの進化

EGFドメインは、3つのドメイン内ジスルフィドによって架橋された細胞外タンパク質モジュールです。過去の研究では、3ジスルフィド、ヒトEGF様（HEGF）ドメインと補体C1R様（CEGF）ドメインを持つ2種類のEGFドメインの存在が示唆されていますが、これまでに2つの異なるタイプに関連する機能情報はありません。さまざまなC末端に基づいて新しいシーケンスパターンを開発し、シーケンスデータベース内の2種類のEGFドメインを特別に検索しました。新しいパターンベースの方法の感度と特異性は、現在利用可能なシーケンス検出技術よりも大きな進歩を表しています。EGFタイプと相関する可能性のある機能的な関係を探しているスイスプロットの最新リリースで、EGFシーケンスを再現しました。グリコシル化や翻訳後のタンパク質分解プロセシングの異常な形態を含む3ジスルフィドEGFの重要な翻訳後修飾がEGFサブタイプに依存することを示しています。たとえば、細胞表面から脱落し、細胞間シグナル伝達を媒介するEGFドメインはすべてHEGFであり、すべてのヒトEGF受容体ファミリーリガンドと同様です。追加の実験データは、機能の専門化がサブタイプの発散に伴うことを示唆しています。3ジスルフィド結合を持つEGFドメインの構造分析と、追加のドメイン間ジスルフィドを持つラミニンおよびインテグリン様EGFドメインとの比較に基づいて、これらのHEGFドメインとCEGFドメインは、異なる嚢胞残基の選択的喪失により4ジスルフィドの祖先から生じた可能性があることを提案します。

EGF domains are extracellular protein modules cross-linked by three intradomain disulfides. Past studies suggest the existence of two types of EGF domain with three-disulfides, human EGF-like (hEGF) domains and complement C1r-like (cEGF) domains, but to date no functional information has been related to the two different types, and they are not differentiated in sequence or structure databases. We have developed new sequence patterns based on the different C-termini to search specifically for the two types of EGF domains in sequence databases. The exhibited sensitivity and specificity of the new pattern-based method represents a significant advancement over the currently available sequence detection techniques. We re-annotated EGF sequences in the latest release of Swiss-Prot looking for functional relationships that might correlate with EGF type. We show that important post-translational modifications of three-disulfide EGFs, including unusual forms of glycosylation and post-translational proteolytic processing, are dependent on EGF subtype. For example, EGF domains that are shed from the cell surface and mediate intercellular signaling are all hEGFs, as are all human EGF receptor family ligands. Additional experimental data suggest that functional specialization has accompanied subtype divergence. Based on our structural analysis of EGF domains with three-disulfide bonds and comparison to laminin and integrin-like EGF domains with an additional inter-domain disulfide, we propose that these hEGF and cEGF domains may have arisen from a four-disulfide ancestor by selective loss of different cysteine residues.