生化学：タンパク質の機能と適応の空間構造

タンパク質の進化の統計的な解析から、天然タンパク質では、共進化するアミノ酸のまばらなネットワーク（セクターと命名）が三次元構造と機能の核心となっているという設計構想が示唆されている。しかしタンパク質はまた、進化過程自身の動態に由来する圧力を受けており、変異に耐え、変化する進化圧に適応する能力が必要である。我々は、このような性質とセクター構造の結びつきを解明するために、すべての部位を個別的にほかのすべてのアミノ酸に置換するという、単一変異を使った網羅的研究のためのハイスループット定量法を開発した。PDZドメイン（PSD95^pdz3）モデル系を用いて、セクター部位は機能的に変異に反応する一方、セクターでない部位は置換により高い耐性を持つことがわかった。加えて、新たな結合特異性への適応は、セクター残基内の変化のみを介して起こることが見いだされた。リガンド結合部位の近くと遠くに位置するたった2つのセクター変異の組み合わせが、PSD95^pdz3の結合特異性をクラススイッチを起こすリガンドのものへと定量的に変換するのに十分であった。機能的拘束と適応的変化がセクター内に局在することは、タンパク質の性質解明と加工に重要なかかわりを持つ。

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