蛋白质结构域注释揭示了超王国蛋白质组的功能组成的显著保守性( Annotation of Protein Domains Reveals Remarkable Conservation in the Functional Make up of Proteomes Across Superkingdoms )

A Nasir A Naeem MJ Khan HDL Nicora G Caetano-Anollés functional annotation fold superfamily molecular function protein domain SCOP structure superkingdom

细胞的功能主要体现在蛋白质组中，蛋白质组是生物体基因组中编码的蛋白质集合。蛋白质的分子功能是其结构的直接结果，利用结构识别的隐马尔可夫模型可以从序列中推断出蛋白质的结构。在这里，我们分析了近一千个测序基因组中蛋白质结构域结构的功能注释，探索蛋白质组的功能和结构多样性。我们发现，在生命的三个超级王国中，区域的分布与它们所执行的分子功能有显著的守恒性。一般说来，大多数蛋白质库都用于与代谢过程有关的功能，但在超级王国内部和超级王国之间，调节和细胞外过程的结构域的使用存在显着差异。我们的研究结果支持了这一假说，即真核生物超王国的蛋白质组是通过基因组扩展机制进化而来的，这些机制旨在创新新的结构域结构，以实现调节和细胞外/细胞内过程功能，例如维持多细胞结构的完整性或与环境生物和非生物因素（如细胞信号传递和粘附、免疫反应和毒素产生）相互作用所需的功能。微生物超级王国、古细菌和细菌的蛋白质组保留了较少的结构域，保持了简单而较小的蛋白质库。病毒似乎在超级王国的进化中扮演着重要的角色。我们最终确定了一些明显偏离保守功能设计的基因组离群点。其中包括纳米马蹄古菌、基因组极度减少的昆虫的变形杆菌共生体、嫩虫和吉拉迪虫θ。这些生物体的大部分结构域用于信息功能，包括翻译和转录，而不是新陈代谢，并拥有寄生生物体特有的结构域库。相比之下，普朗松菌-疣状微生物-上层衣原体的蛋白质组功能库与其他细菌没有什么不同，不能支持它们代表一个独立的超级王国的说法。反过来，原虫和细菌具有相似的功能分布模式，表明这些类群之间存在祖先进化联系。

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