タンパク質ファミリー

タンパク質ファミリーとは、共通の遺伝的祖先から進化したタンパク質のグループです。これらのタンパク質は、その三次元構造と果たす機能に類似性があります。

ファミリー内のタンパク質はホモログと呼ばれます。

オルソログは、共通の祖先の同じタンパク質から進化した、異なる種の相同タンパク質です。一般に、オルソログタンパク質は、異なる種で同様の機能を果たします。

ヒトのアルファヘモグロビンとマウスのアルファヘモグロビンは相同タンパク質です。対照的に、パラログは遺伝子重複によって産生される相同タンパク質であり、同じ種または異なる種に存在する可能性があります。ヒトのアルファヘモグロビンとベータヘモグロビンはパラロガスタンパク質です。

スーパーファミリーは、タンパク質ファミリーよりも遠い共通の祖先から進化した2つ以上のファミリーで構成されています。スーパーファミリーのタンパク質は、構造と機能に大きなばらつきがあります。

タンパク質ファミリーは、アミノ酸配列がわかっているが、形状や機能が不明なタンパク質の機能について仮説を立てるのに役立ちます。これらのタンパク質は、ファミリー内の他のタンパク質と比較して、三次元構造を予測し、タンパク質の機能を決定するのに役立ちます。

タンパク質ファミリーは、生物の遺伝的メカニズムが遺伝子の余分なコピーを作成するときに、遺伝子の重複によって発生することがよくあります。遺伝子の元のコピーとその複製コピーは、その遺伝子配列が遺伝的祖先とは異なるアミノ酸配列をコードするため、機能的に変異および分岐する可能性があります。

ファミリー内のタンパク質は、配列同一性が30%と低い場合があり、つまり、アミノ酸の一次配列の30%のみが同一である可能性がありますが、全体的なタンパク質構造とタンパク質内のドメインは、多くの場合、非常に類似しています。

例えば、ヘモグロビンやミオグロビンは、遺伝子の重複によって進化したと考えられているタンパク質です。ヘモグロビンのαサブユニットとβサブユニットは、アミノ酸配列の同一性はわずか49%ですが、二次および三次タンパク質構造の同じ一般的なパターン、つまり、アルファヘリックスの位置とアミノ酸鎖の回転が似ています。

ヘモグロビンαサブユニットとミオグロビンは、配列同一性がわずか26%ですが、二次構造と三次構造も類似しています。これらの相同タンパク質は酸素結合タンパク質ファミリーのメンバーであるため、これら3つのタンパク質はすべてヘム基を介して酸素に結合できます。