Структура и функционирование белков. Применение методов биоинформатики - Джон Ригден 2014

Методы биоинформатики для изучения структуры и функций неупорядоченных белков
Функциональная классификация БПН
Функциональная классификация БПН на основе генной онтологии

Рассмотрению вопроса преобладания неупорядоченной структуры в некоторых функциональных классах белков посвящен ряд исследований (Iakoucheva et al. 2002; Ward et al. 2004; Tompa et al. 2006; Xie et al. 2007). Как правило, в их основе лежит схема генной онтологии (ГО) (GO, от “Gene Ontology”) (Ashbumer et al. 2000), а неупорядоченность рассматривается во всех трех онтологических аспектах: молекулярные Функции, биологические процессы и клеточная локализация. Авторы различных работ приходят к общим выводам: частота встречаемости неупорядоченной структуры значительно выше у эукариот по сравнению с прокариотами; неупорядоченность является общим свойством белков, выполняющих регуляторную и сигнальную функции. При рассмотрении в аспекте молекулярной функции наиболее высокие уровни неупорядоченности наблюдаются в таких категориях как регуляция транскрипции, белковые Киназы, фактор транскрипции, связывание ДНК, тогда как низким уровнем отличаются категории оксидоредуктаз, катализа, лигаз, структурных молекул. В аспекте биологических процессов высоким уровнем неупорядоченности отличаются категории развития, фосфорилирования белков, регуляции транскрипции, передачи сигналов, в то время как в категориях биосинтеза и энергетических путей неупорядоченность встречается редко. В отношении аспекта клеточной локализации, неупорядоченность преобладает в ядерных и хромосомных белках, белках цитоскелета, низким уровнем характеризуются митохондриальные, цитоплазматические и Мембранные Белки.

Аналогичные закономерности были обнаружены в тех случаях, когда прогнозирование осуществлялось для обширных неупорядоченных областей, которые принято считать функционально значимыми (Xie et al. 2007). При анализе ключевых слов аспекта биологических процессов Structure/58.html">Базы данных SwissProt была обнаружена выраженная корреляция с неупорядоченностью, как положительная (например, для дифференциации, транскрипции, регуляции транскрипции), так и отрицательная (например, для биосинтеза, транспорта, транспорта электронов, гликолиза) (Xie et al. 2007). При анализе ключевых слов аспекта молекулярной функции наибольшая положительная корреляция наблюдалась для рибонуклеопротеинов, рибосомальных белков, белков развития, в то время как отрицательной корреляцией отличались оксидоредуктазы, трансферазы, лиазы, Гидролазы. Из 710 описывающих функции ключевых слов базы данных SwissProt 238 имели выраженную положительную и 302 - выраженную отрицательную корреляцию с неупорядоченностью структуры; 170 ключевых слов имели неясную принадлежность.

Все исследования, посвященные обсуждаемому вопросу, имеют общее положение, согласно которому для белков, выполняющих регуляторные функции, отмечается положительная корреляция с неупорядоченностью структур, тогда как для белков с каталитическими функциями характерна отрицательная связь с неупорядоченностью.