Fortgeschrittene Techniken in Biologie und Medizin
Offener Zugang

Abstrakt

Kovariationsansätze zur Evolution von Proteinfamilien

Julien Pelé, Bruck Taddese, Madeline Deniaud, Antoine Garnier, Daniel Henrion, Hervé Abdi und Marie Chabbert

Bei einer multiplen Sequenzalignmentierung resultieren Sequenzkovariationen aus strukturellen, funktionellen und/oder phylogenetischen Einschränkungen. Es wurden zahlreiche Methoden entwickelt, um Kovariationsscores zu berechnen, aber nur wenige Studien haben diese Methoden verglichen, um herauszufinden, welche Methoden sich am besten für die Analyse der Divergenz von Proteinfamilien eignen. Hier geben wir einen Überblick über weit verbreitete Methoden und identifizieren einfache Regeln für die Auswahl geeigneter Methoden. Insbesondere haben wir festgestellt, dass Methoden wie OMES und ELSC – die Paare mit mittlerer Entropie und Kovariationsnetzwerke mit Hub-Struktur bevorzugen – gut geeignet sind, um evolutionäre Informationen zur Familiendivergenz aufzudecken. Bei Anwendung auf G-Protein-gekoppelte Rezeptoren unterstützen diese Methoden ein Epistasemodell der Proteinevolution, in dem nach einer Schlüsselmutation eine Koevolution mehrerer Reste notwendig war, um die Proteinfunktion wiederherzustellen und/oder zu verändern.