خانواده پروتئین

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو
خانواده سایکلوفیلین انسان

خانوادهٔ پروتئین به مجموعه‌ای از پروتئین‌ها گفته می‌شود که از لحاظ تکاملی به هم وابسته‌اند و معمولاً دارای صفات ارثی نزدیک به هم می‌باشند. شایان ذکر است که عبارت خانواده پروتئینی را نباید با مفهموم "خانواده" که در علم رده بندی مورد استفاده قرار می‌گیرد، یکی دانست.

پروتئین‌های یک خانواده معمولاً از یک نیا سرچشمه می‌گیرند(رجوع شود به هومولوژی) و معمولاً دارای ساختار سه بعدی، کارایی و توالی مشابهی می‌باشند. در مواردی که در تخمین اهمیت تشابه ساختار مشکلی بوجود می‌آید، چارچوب‌هایی برای تخمین اهمیت شباهت یک گروه از توالی‌ها که از متدهای [هم‌ترازسازی توالی] استفاده می‌کنند، وجود دارد.

پروتئین‌هایی که صفات یک نیا را به اشتراک نمی‌گذارند، معمولاً دارای تشابه توالی معنی داری نبوده و شناسایی اعضای این خانواده‌های پروتئینی معمولاً نیازمند بکارگیری روشهای قدرتمندی از همترازی توالی می‌باشند. هم اکنون بالغ بر ۶۰۰۰۰ خانواده پروتئینی شناسایی شده‌اند.[۱] اگرچه ابهام موجود در شناسایی بعضی از خانواده‌های پروتئینی مسیر محققان را به نتایج متفاوت و متنوعی سوق داده‌است.

لفظ گذاری و کاربرد[ویرایش]

مانند دیگر اصطلاحات علم زیست شناسی، خانواده هٔ پروتئین گاهی اوقات وابسته به متن است، برای مثال ممکن است به گروه بزرگی از پروتئین‌ها با کمترین تشابه توالی اشاره کند و یا برعکس و حتی گاه ممکن است بیانگر تعداد کمی پروتئین با توالی، عملکرد و شکل سه بعدی یکسان باشد ویا بیانگر تعدادی با ویژگی‌هایی بینابین دو حالت نامبرده باشد. برای توضیح حالات فوق Dayhoff مفهوم ابر خانواده پروتئینی را عرضه نموده‌است.[۲][۳][۴] در طول سالها تعاریف دیگری مانند رده پروتئینی، گروه پروتئینی و زیر شاخه پروتئینی، ابداع گشته‌اند. در یک تقسیم بندی ساده ابر خانواده پروتئینی به خانواده پروتئینی و زیر شاخه خانواده پروتئینی، تقسیم می‌گردند. در نهایت این بر عهدهٔ خواننده‌است که چگونه از این اصطلاحات در متن‌های مختلف استفاده کند.

حوزه پروتئین‌ها و موتیف‌ها[ویرایش]

مفهوم خانواده پروتئینی زمانی درک شد که ساختارهای و دنباله‌های پروتئینی کمی شناخته شده بودند. پروتئین‌های کوچک تک ساختاری مانند میوگلوبین،هموگلوبین و سیتوکروم ث. به مرور پروتئینهای پیچیده تری با ساختارهای مرکب و کارایی‌های مستقل یافته شدند. با توجه به اصل تکامل ترکیبی، حوزه‌های گسترده تری برای پروتئینهای مستقل تعریف و تبیین شدند. امروزه با تکامل مباحث فوق بر روی حوزه‌های خانواده‌های پروتئینی تمرکز بیشتری صورت گرفته‌است بطوریکه منابع آنلاین بسیاری جهت شناسایی و دسته بندی این حوزه‌ها ابداع شده‌است.(به لینکهای انتهای مقاله رجوع گردد)

هر حوزه پروتئینی محدودیتهای ساختاری متفاوتی دارد(هم در ساختار و هم در کاربرد مشهود می‌گردد). بعنوان مثال بخش فعال هر آنزیمی به مقدار مشخصی آمینو اسید نیاز دارد که در سه بعد خاص آن جای گرفته‌است. بعبارت دیگر در یک پیوند پروتئین-پروتئین، حالات مختلفی در جهات متفاوتی می‌تواند حاصل گردد. رانش قطبهای آبی و یا انزیمی، می‌تواند منجر به شکل گیری گروههای بزرگی از پروتئین‌های ساختار نیافته گردد که در مقایسه با پروتئین‌های ساختار یافته تکثر تعداد داشته و در این موارد بر اساس روشهای همترازی توالی، گروهای مشابه را در موتیفهای مستقل جدا سازی و دسته بندی نموده و از طریق منابع آنلاین، بعنوان گروه‌های پروتئینی خاص دسته بندی و شناسایی می‌نمایند.(به منابع انتهای مقاله مراجعه شود)

تکامل خانواده‌های پروتئینی[ویرایش]

براساس باورهای جاری، خانواده‌های پروتئینی در دو حالت شکل می‌گیرند.

  • حالت اول: جدایی گونه‌های والد به دو گونهٔ نوه که از لحاظ ژنتیکی ایزوله‌اند، به ژن/پروتئین اجازه می‌دهد که بصورت مستقل تغییرات (جهش‌ها) را از دو جدشان جمع آوری کنند. این حالت معمولاً در خانواده پروتئین‌های اورتولگیوس با توالی موتیف نزدیک به هم اتفاق می‌افتد.
  • حالت دوم: تکثیر یک ژن ممکن است یک نسخهٔ ژن ثانویه بوجود آورد (پارالوگ). چون هنوز ژن اصلی دارای این توانایی می‌باشد که functionهایش را انجام دهد، ژن تکثیر شده function جدیدی پیدا می‌کند (به واسطهٔ جهش تصادفی).

کاربرد و اهمیت خانواده‌های پروتئینی[ویرایش]

با افزایش تعداد پروتئین‌های ترجمه شده همچنین با افزایش میزان علاقه به آنالیز کردن پروتئوم، تلاش دنباله داری برای سازمان دهی کردن پروتئین‌ها بر اساس خانواده‌هاشان و همچنین برای توصیف حوزه‌ها و موتیفهایشان وجود دارد.

سازماندهی خانواده‌های پروتئینی در مقیاس بالا بر اساس تشابه انجام می‌گیرد. در بسیاری از موارد تنها تشابهی که به آن دسترسی داریم، تشابه توالی‌ها می‌باشد.

منابع[ویرایش]

  1. V.Kunin, I. Cases, A.J. Enrigh, V. de Lorenzo, C.A. Ouzounis, 'Myriads of protein families, and still counting', Genome Biology 4, 401, 2003.[۱]
  2. Dayhoff, M.O. , Computer analysis of protein sequences, Fed. Proc. 33, 2314-2316, 1974.
  3. Dayhoff, M.O. , McLaughlin, P.J. , Barker, W.C. , and Hunt, L.T. , Evolution of sequences within protein superfamilies,Naturwissenschaften 62, 154-161, 1975.
  4. Dayhoff, M.O. , The origin and evolution of protein superfamilies, Fed. Proc. 35, 2132-2138, 1976.

مشارکت‌کنندگان ویکی‌پدیا، «Protein family»، ویکی‌پدیای انگلیسی، دانشنامهٔ آزاد.

پیوند به بیرون[ویرایش]

  • Pfam - Protein families database of alignments and HMMs
  • PROSITE - Database of protein domains, families and functional sites
  • PIRSF - SuperFamily Classification System
  • PASS2 - Protein Alignment as Structural Superfamilies v2 - PASS2@NCBS
  • SUPERFAMILY - Library of HMMs representing superfamilies and database of (superfamily and family) annotations for all completely sequenced organisms