ウイルスタンパク質の機能的制約プロファイリングは、進化的保存と機能の不一致を明らかにします

多くの場合、ウイルスはコンパクトなゲノムのために複数の機能でタンパク質をコードします。機能的残基を特定するための既存のアプローチは、主にシーケンス保存分析に依存しています。シーケンス保存から機能的残基を推測することは、保存された残基が機能的に静かである、または偽陰性である誤検知を引き起こす可能性があります。そこでは、それらは種固有であり、したがって非保存されているため、機能的残基が識別されません。さらに、個々の変異を構築および分析する退屈なプロセスは、単一の研究で調べることができる残基の数を制限します。ここでは、標的タンパク質としてインフルエンザウイルスポリメラーゼPAサブユニットを使用して、実験的フィットネスプロファイリングとタンパク質安定性予測を結合することにより、ウイルスタンパク質の機能的残基を識別するための系統的アプローチを開発しました。インフルエンザタイプ特異的であり、異なるインフルエンザタイプの間で進化的に非保存されていたかなりの数の機能的残基を特定しました。我々の結果は、型固有の機能的残基が一般的であり、それ以外の場合はシーケンス保存分析だけでは識別されないことを示しています。さらに重要なことは、この手法は、構造情報が利用可能なウイルス（および潜在的に非ウイルス性）タンパク質に適合させることができることです。

Viruses often encode proteins with multiple functions due to their compact genomes. Existing approaches to identify functional residues largely rely on sequence conservation analysis. Inferring functional residues from sequence conservation can produce false positives, in which the conserved residues are functionally silent, or false negatives, where functional residues are not identified since they are species-specific and therefore non-conserved. Furthermore, the tedious process of constructing and analyzing individual mutations limits the number of residues that can be examined in a single study. Here, we developed a systematic approach to identify the functional residues of a viral protein by coupling experimental fitness profiling with protein stability prediction using the influenza virus polymerase PA subunit as the target protein. We identified a significant number of functional residues that were influenza type-specific and were evolutionarily non-conserved among different influenza types. Our results indicate that type-specific functional residues are prevalent and may not otherwise be identified by sequence conservation analysis alone. More importantly, this technique can be adapted to any viral (and potentially non-viral) protein where structural information is available.