Rodziny białek

Rodzina białek to grupa białek, które wyewoluowały ze wspólnego genetycznego przodka. Białka te mają podobieństwa w swojej trójwymiarowej strukturze i funkcjach, które pełnią.

Białka w rodzinie nazywane są homologami.

Ortologi to homologiczne białka różnych gatunków, które wyewoluowały z tego samego białka u wspólnego przodka. Ogólnie rzecz biorąc, białka ortologiczne pełnią podobne funkcje u różnych gatunków.

Hemoglobina alfa u ludzi i hemoglobina alfa u myszy są białkami ortologicznymi. W przeciwieństwie do tego, paralogi są białkami homologicznymi wytwarzanymi przez duplikację genów i mogą być obecne u tego samego lub różnych gatunków. Hemoglobina alfa i beta u ludzi jest białkami paralogicznymi.

Nadrodzina składa się z dwóch lub więcej rodzin, które wyewoluowały z bardziej odległego wspólnego przodka niż rodzina białkowa. Białka w nadrodzinie mają większe różnice w strukturze i funkcji.

Rodziny białek mogą pomóc nam w sformułowaniu hipotezy na temat funkcji białka o znanej sekwencji aminokwasów, ale nieznanym kształcie lub funkcji. Białka te można porównać z innymi białkami z rodziny, aby pomóc przewidzieć trójwymiarową strukturę i pomóc określić funkcję białka.

Rodziny białek często powstają w wyniku duplikacji genów, gdy mechanizmy genetyczne w organizmie tworzą dodatkową kopię genu. Oryginalna kopia genu i jego zduplikowana kopia mogą mutować i rozchodzić się w funkcji, ponieważ ich sekwencje genów kodują inne sekwencje aminokwasów niż ich genetyczni przodkowie.

Białka w rodzinie mogą mieć identyczność sekwencji tak niską, jak 30%, co oznacza, że tylko 30% sekwencji pierwszorzędowej aminokwasu może być identyczne; jednak ogólna struktura białka i domeny w białku są często niezwykle podobne.

Na przykład hemoglobina i mioglobina to białka, które uważa się, że wyewoluowały w wyniku duplikacji genów. Podjednostki α i β hemoglobiny mają tylko 49% identyczności sekwencji aminokwasów, ale mają ten sam ogólny wzór drugorzędowej i trzeciorzędowej struktury białka, to znaczy podobne pozycje ich helis alfa i zwoje ich łańcucha aminokwasowego.

Podjednostka alfa hemoglobiny i mioglobina mają tylko 26% identyczności sekwencji, ale mają również podobne struktury drugorzędowe i trzeciorzędowe. Wszystkie trzy białka mogą wiązać tlen przez grupę hemową, ponieważ te homologiczne białka należą do rodziny białek wiążących tlen.