4.3: 保守的结合位点

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01:49 min
November 23, 2020

Overview

许多蛋白质的生物学作用取决于它们与配体的相互作用,配体是与蛋白质上称为配体结合位点的小分子结合。配体结合位点在同源蛋白中通常是保守的,因为这些位点对蛋白质功能至关重要。

结合位点通常位于大口袋中,如果它们在蛋白质表面的位置未知,可以使用各种方法进行预测。能量方法计算分析不同氨基酸残基与配体的相互作用能,并预测结合能最低的那些是潜在的结合位点。然而,检查保守序列通常与其他方法结合使用,以进一步增强这种预测。结构保守的残基可用于区分结合位点和暴露的蛋白质表面。氨基酸 Trp、Phe 和 Met 在结合位点高度保守,在暴露的蛋白质表面的情况下没有观察到这种保守性。

各种计算工具可以使用结构、能量和保守结合位点方法的组合来预测结合位点。ConCavity 是一种可用于预测 3D 配体结合口袋和单个配体结合残基的工具。使用的算法直接将进化序列守恒估计与基于结构的预测相结合。另一种工具 MONKEY 用于识别多物种比对中保守的转录因子结合位点。它采用因子特异性和结合位点进化模型来计算推定位点保守的可能性,并为每个预测分配统计显著性。

Transcript

通常,配体结合位点位于特定的氨基酸簇或结构域内,专门用于某种类型的相互作用。

对结构域功能至关重要的部分,例如配体结合,在进化过程中保持不变,因为通常,消除重要功能的突变会被自然选择消除。

例如,许多核蛋白(包括转录因子)包含与 RNA 聚合酶 II 结合的 FF 结构域。这些结构域的名字来源于它们在单独的螺旋上包含的两个苯丙氨酸氨基酸。

这些苯丙氨酸氨基酸与其他一些高度保守的氨基酸一起形成结合位点的疏水核心。

替换这些氨基酸会破坏这种特定结构的形成,从而影响其与 RNA 聚合酶 II 结合的能力。

科学家使用进化追踪来寻找结构域的保守区域。这是通过比较相似结构域的基因组和蛋白质序列并识别保持不变的氨基酸来实现的。

对这些相关序列的后续分析可以鉴定由保守氨基酸形成的簇。这些数据可用于创建 3D 模型,以确定蛋白质的形状及其结合位点的最佳结构。

分析保守的序列和结构有助于科学家了解蛋白质之间的进化关系,但也使他们能够预测包含可比簇的新型蛋白质的结合位点。

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