蛋白质序列与结构的保守性与其功能的关系.pdf

维普资讯 动 鞠 学 研 究 1999．Fdb．20{1)：21~2,5 53—10帅 ／0l ls 0254一懿53 ． ＼ 蛋 白质序列和结构的保守性与其功能的关系 (-j ／ ／z￡，L’、fL 。。 董京飞∞④ TomL．Blundell~ — ’ — ’ 、 (①中国科学院昆明动物研究所细胞与分子进化开放研究实验室 昆田 650223) (②剑桥大学生物化学系 英国剑桥 c比 ，1GA) 摘 要 以蛋白质酷氨酸磷酸酶为模型 ，通过序列和结构的比较 ，对蛋白质序列、结构的保守性与其功能 和进化的美系问题进行了研究。结果显示 ，虽然在酷氨酸磷酸酵超家族分子的序列中，仅有 3个与其催化功能 密切相关的残基是高度保守的，但它们功能结构域的核心拓扑结构却明显类似 ，其中存在着 和 脚 2个 保守的结构单元 ；此外 ，它们活性位点的拓扑结构也极其相似。因此，在保持蛋白质功能方面具有重要作用的 残基是高度保守的。而具维持蛋白质结构作用的残基则是相对保守的。在进化过程中，蛋 白质三维拓扑结构的 保守性 ，似乎主要是体现在保持某些共同的特有二级结构单元和共同的折叠方式上。 葶中竺围分类．．号墨Q墼5受1＆臣埕童苎， ，i堡。 白便 蛋 白质序列一结构一功能的关系问题是结构分 列和结构的比较主要针对功能结构域进行 。结构域 子生物学的核心问题之一。大量研究表 明．虽然在 的划分用 DIAL程序 (Sowdhamini等 ，1995)进 同源蛋白质家族中，相似序列的蛋 白质具有相似的 行。在通过用 MNYFIT程序 (Sali等 ，1990)对 结构和功能，但是，在许多蛋 白质超家族 中，序列 PTP的功能结构域进行结构重叠后，再运用 ∞ M— 差异很大的蛋 白质分子却也具有明显类似的结构和 PARER程序 (Sutdiffe等 ，l987)进行基于结构 功能，这使得单纯的 “序列决定结构．结构决定功 的序列联配。为 了能对 PTP整个功能结构域的序 能”的传统观念正受到严峻地挑 战。许多研究显 列进行联配，序列中的一些较大的插入已被删除。 示，蛋 白质序列及其结构的保守性，既是其分子功 结构重叠 图通过运用 RasMol程序绘制 。联配后 的 能约束的结果，也是其分子进化的结果。为了探讨 序列用JOY程序 (Overi~4gton等 ，1990，1992)进 在分子进化过程中．蛋 白质序列 一结构一功能的关 行表示 。 系，有必要就蛋 白质序列与结构的保守性傲进一步 2 结 果 地分析研究。 为此 目的．我们以蛋 白质酪氨酸磷酸酶 (∞ n lphr、2hnq、lypt和 hhr的结构 比较表 明， 菌m ph珥 n ，PTP)作为模型．通过对其序列 在 lphr核心结构中的 B一片层结构的顺序不 同于 和结构的比较研究．结合有关生物化学和分子生物 2hnq、lypt和 lvhr的。lphr核心结构 中．含 4个 学的研究结果 ，讨论 了P，rP序列和结构 的保守性 平行的0一片层结构片段 ，其顺序为： 一B1一 与其功能的关系，旨在为进一步研究蛋白质序列 一 一 ；其余 3种PTP则有 5个与此顺序不同的B一 结构 一功能的关系提供一些启示