Семейство белковых доменов Pfam: PF00261, Tropomyosin

Для выполнения задания было выбрано семейство белковых доменов PF00261 — Tropomyosin. Это семейство относится к базе Pfam, которая сейчас доступна через интерфейс InterPro. Выбранное семейство подходит под условия задания: в seed-выравнивании содержится 33 последовательностей, что больше требуемых 20; кроме того, для семейства указано 79 структур, то есть больше требуемых 3. По данным InterPro API, PF00261 является Pfam-семейством типа family, интегрированным в InterPro как IPR000533.

Этот белок наиболее известен своей ролью в регуляции взаимодействия между актином и миозином при сокращении мышц, но также участвует в организации и динамике цитоскелета в немышечных клетках. Существует множество клеточно-специфических изоформ, экспрессируемых с помощью альтернативных промоторов и альтернативной обработки РНК как минимум четырех генов. Мышечные изоформы тропомиозина характеризуются наличием 284 аминокислотных остатков и высококонсервативной N-концевой области, тогда как немышечные формы, как правило, меньше по размеру и гетерогенны по своей N-концевой области.

Общая характеристика семейства

Семейство PF00261 — Tropomyosin — регулирует взаимодействия между актином и миозином при сокращении мышц. Тропомиозин (ТМ) широко распространен во всех типах клеток и связан с актином в виде фибриллярной молекулы, состоящей из двух альфа-спиральных цепей, расположенных в виде спиральной структуры. Он локализован, полимеризован встык, вдоль каждой из двух борозд F-актинового филамента, обеспечивая структурную стабильность и модулируя функцию филамента. Для обеспечения широкого спектра функций, связанных с актиновыми филаментами в эукариотических клетках, ТМ существует в большом количестве изоформ, более 20 из которых были идентифицированы. Помимо вариабельных областей, большая часть полипептидных цепей изоформ TM, в основном центрально расположенных и экспрессируемых пятью экзонами, является инвариантной. Многие изоформы специфичны для тканей и филаментов по своему распределению, что подразумевает, что экспрессируемые в них экзоны и области молекулы, которые они представляют, имеют важное значение для функции филаментной системы, с которой они связаны. В случае мышц имеются явные доказательства того, что TM перемещается по филаменту F-актина во время сокращения, и поэтому считается, что он играет важную роль в регуляции этого процесса.

Доменная архитектура

3D-структура

Для PF00261 характерна вытянутая, преимущественно α-спиральная 3D-структура. Основным структурным элементом является длинный coiled-coil, образованный двумя параллельными α-спиралями. В отличие от глобулярных белков, структура практически не формирует компактного гидрофобного ядра; гидрофобные остатки в основном располагаются на поверхности контакта двух спиралей и стабилизируют их объединение. Поэтому молекула имеет высокое отношение длины к диаметру и стержнеобразную форму. Пространственная организация относительно однородна по всей длине белка, хотя отдельные участки могут иметь различную степень изгиба.

Таксономическая распространённость

Семейство Tropomyosin имеет преимущественно эукариотическое распространение. Наибольшее число представителей обнаруживается у животных и грибов; особенно широко семейство представлено у многоклеточных животных. У бактерий и архей типичные тропомиозины практически не встречаются, поэтому PF00261 нельзя считать универсальным белковым семейством, распространённым во всех трёх доменах жизни.

Для анализа было использовано seed-выравнивание семейства PF00261 — Tropomyosin, открытое в JalView. В seed-выравнивании содержится 33 последовательности.

При анализе выравнивания были выделены три типа участков:

Максимальный достоверный блок, включающий все последовательности;

Достоверный блок, включающий не все последовательности, а только их подмножество;

Участок, где нет оснований считать выравнивание эволюционно достоверным.

Для каждого случая в JalView был создан отдельный вид выравнивания.

Файл с выравниванием

При локальном сравнении двух белков с различной доменной архитектурой обнаружен протяжённый участок сходства, представленный на dot plot непрерывной диагональной линией. Общий участок занимает приблизительно позиции 80–265 первого белка и 630–810 второго белка. Наличие длинной непрерывной диагонали свидетельствует о сохранении порядка гомологичных аминокислотных участков и отсутствии крупных перестроек внутри выровненной области. При этом положение сходного участка существенно различается относительно полных последовательностей, что связано с различиями в доменной архитектуре белков.