Компьютерная эволюционная биология
Понятие координированных замен аминокислотных остатков Исследование наборов гомологичных последовательностей изофункциональных белков является одним из важнейших методов анализа в молекулярной биологии. Предполагается, что в ходе эволюции функция и пространственная структура белков остаются практически постоянными. Это означает, что физико-химические характеристики белка, обусловливающие специфическую укладку полипептидной цепи и функциональные особенности белка, в ходе эволюции также должны поддерживаться на постоянном уровне. Согласно существующим представлениям, возможны три механизма консервативности таких характеристик. Первый механизм обусловлен инвариантностью функционально важных позиций белка. Это означает, что любые мутации в них приводят к нарушению функции белка. Второй механизм обусловлен консервативными заменами аминокислот в позициях белка. Эти замены происходят таким образом, что физико-химические свойства остатка существенно не меняются. Согласно третьему механизму, дополнительный вклад в консервативность могут вносить координированные замены аминокислотных остатков. Это замены в парах или группах позиций белка, которые фиксируются зависимым образом. В последнее время методы выявления и анализа подобных замен интенсивно развиваются. Информация, полученная в ходе анализа парных координированных замен, позволяет получать важные данные о структуре и функции белка, предсказывать взаимные контакты остатков и улучшать распознавание типов укладки полипептидных цепей. Обзор подходов к анализу координированных замен Под координированными заменами аминокислот понимаются за мены двух или нескольких аминокислотных остатков в позициях белковой последовательности, которые в ходе эволюции фиксируются зависимым образом. Это означает, что вероятности фиксации различных типов аминокислот в позиции белка i зависят от типа аминокислотного остатка в позиции белка j. Предполагается, что данный режим эволюции пары позиций белка реализуется в случае, если остатки в этих позициях взаимодействуют прямым или опосредованным образом. В качестве примера таких взаимодействий обычно рассматривают стерический контакт остатков. О заменах остатков, компенсаторных по отношению к их суммарному объему, говорят, если повреждающий эффект от замены остатка в одной позиции белка может быть скомпенсирован заменой в другой позиции последовательности, так что общий эффект двух замен оказывается нейтральным. Примером замен, компенсаторных по отношению к суммарному заряду, могут служить замены остатков, формирующие солевой мостик.