水腫性プロファイルアライメントによる膜タンパク質の構造的類似性の推定

多くの膜タンパク質は、アミノ酸配列の典型的な水腫性プロファイルに反映されるアルファヘリックスの束で構成されています。プロファイルは、ポリペプチド鎖のアミノ酸配列とその折りたたみの間のリンクを提供し、それらが推定されるアミノ酸配列よりも進化中にはるかによく保存されています。この論文では、水腫性プロファイルを使用して、膜タンパク質または膜タンパク質のファミリーの構造を比較しています。基礎となるシーケンスを使用せずに、水腫性プロファイルの最適なアラインメントを計算する手法が提案されています。結果は、周辺配列同一性のみまたは膜タンパク質の2つの非関連ファミリーを持つ2つの膜タンパク質が非常に類似した水腫性プロファイルを持つことができることを示しており、同様のグローバル構造を示しています。水腫性プロファイル間の違いを測定する2つのパラメーターが定義されています。構造分岐スコア（SDS）は、同じグローバル構造を反映するプロファイルの発散の尺度を提供します。SDSは、同じ構造を共有すると考えられている相同タンパク質ファミリーのメンバーの個々の水腫プロファイルから派生しています。プロファイル差スコア（PDS）は、2つの水腫性プロファイルの差を定量化します。2つの膜タンパク質の2つのファミリーと2つのファミリーのSDSSとのHydropathyプロファイルの最適なアラインメントのPDSの比較は、構造的類似性の基準を提供します。この手法を使用して、二次トランスポーターの8つの家族の家族プロファイルのペアワイズアラインメントは、家族が4つの構造クラスに分類されることを示唆しています。

Many membrane proteins consist of bundles of alpha-helices that are reflected in typical hydropathy profiles of the amino acid sequences. The profiles provide a link between the amino acid sequence of the polypeptide chain and its folding and are much better conserved during evolution than the amino acid sequences from which they are deduced. In this paper, the hydropathy profiles are used to compare structures of membrane proteins or families of membrane proteins. A technique is proposed that computes the optimal alignment of hydropathy profiles without making use of the underlying sequences. The results show that two membrane proteins with only marginal sequence identity or two non-related families of membrane proteins can have very similar hydropathy profiles, indicating similar global structures. Two parameters are defined that measure differences between hydropathy profiles. The Structure Divergence Score (SDS) provides a measure for the divergence in profiles that reflect one and the same global structure. The SDS is derived from the individual hydropathy profiles of the members of a homologous protein family that are believed to share the same structure. The Profile Difference Score (PDS) quantifies the difference between two hydropathy profiles. Comparison of the PDS of the optimal alignment of the hydropathy profiles of two families of membrane proteins with the SDSs of the two families provides a criterion for structural similarity. Using this technique, pairwise alignment of the family profiles of eight families of secondary transporters suggests that the families fall into four structural classes.