TGF-βプロコメインアライメントは、クロスサブファミリーのヘテロ二量体化の系統発生予測と一致する予期しないシステイン保存を明らかにします

TGF-βファミリーにおける前筋膜間の進化的関係は、保全の欠如が認識されているため、分析されていません。私たちは新しいアプローチを開発し、これらの関係を特定し、TGF-βシグナル伝達における新しい規制メカニズムの仮説を提案します。第一に、各家族のメンバーがハエ、マウス、線虫からアクチビン、BMP、またはTGF-βサブファミリーに配置されました。第二に、コンセンサス切断部位を介してプロドメインとリガンドを定義しました。第三に、各サブファミリーについて、プロダメン、リガンド、および完全長配列からアライメントと木を生成しました。Prodomainの整列により、17の6つの構造的特徴がよく保存されていることが明らかになりました。3つは拘束ジャケットに、3つは腕に3つあります。また、アラインメントにより、3つのサブファミリーすべての14のタンパク質の「LTBPアソシエーション領域」およびボウタイのβ8の上流の「LTBPアソシエーション領域」とβ8の予期しないシステイン保存が明らかになりました。プロドメインの木では、リガンドやフルレングスの木には見られなかった3つのサブファミリーすべてに8つのクラスターが存在し、プロドメインを介したクロスサブファミリーのヘテロ二量体化を示唆しています。システインの保存とプロドマンクラスタリングの一貫性は、ヘテロ二量体化予測のサポートを提供します。全体として、私たちの分析は、サブファミリーを横断する相互作用が現在高く評価されているよりも一般的であり、予測がTGF-β機能と進化に関する多くのテスト可能な仮説を生成することを示唆しています。

Evolutionary relationships between prodomains in the TGF-β family have gone unanalyzed due to a perceived lack of conservation. We developed a novel approach, identified these relationships, and suggest hypotheses for new regulatory mechanisms in TGF-β signaling. First, a quantitative analysis placed each family member from flies, mice, and nematodes into the Activin, BMP, or TGF-β subfamily. Second, we defined the prodomain and ligand via the consensus cleavage site. Third, we generated alignments and trees from the prodomain, ligand, and full-length sequences independently for each subfamily. Prodomain alignments revealed that six structural features of 17 are well conserved: three in the straitjacket and three in the arm. Alignments also revealed unexpected cysteine conservation in the "LTBP-Association region" upstream of the straitjacket and in β8 of the bowtie in 14 proteins from all three subfamilies. In prodomain trees, eight clusters across all three subfamilies were present that were not seen in the ligand or full-length trees, suggesting prodomain-mediated cross-subfamily heterodimerization. Consistency between cysteine conservation and prodomain clustering provides support for heterodimerization predictions. Overall, our analysis suggests that cross-subfamily interactions are more common than currently appreciated and our predictions generate numerous testable hypotheses about TGF-β function and evolution.