Эволюция специфичности к эффекторам у транскрипционных факторов семейства LacI. Матвей Хорошкин1, Дмитрий Родионов1,2 ИППИ РАН, Москва, Большой Каретный переулок, 19, стр. 1. 2 Sanford-Burnham Medical Research Institute, La Jolla, CA, 92037, USA [email protected]; [email protected] 1 Abstract Белки LacI-семейства контролируют экспрессию генов углеводного метаболизма бактерий, взаимодействуя с операторными ДНК-последовательностями. Взаимодействия белка и ДНК регулируется аллостерически: связывание со специфичным эффектором влияет на конформацию белка, изменяя его афинность к ДНК. LacI – одно из наиболее изученных семейств транскрипционных факторов. Согласно базе данных p2tf1, семейство на данный момент насчитывает более 11 тысяч известных представителей. Соответственно, среди белков LacIсемейства велико разнообразие специфичных эффекторов. В данной работе мы изучали существование «паттернов специфичности» для белков LacI-семейства – т.е. универсального для всех белков семейства набора позиций, наиболее значимых для связывания с эффектором, аминокислотные замены в которых были бы связаны со сменой специфичности к эффектору. Ранее были проведены работы по определению значимых для связывания с эффектором позиций для отдельных белков с помощью методов направленного и ненаправленного мутагенеза2-3, а также биоинформатические работы, в которых «паттерны специфичности» предсказывали исходя только из аминокислотных последовательностей белков и информации о специфичности белков к эффекторам4-6. В данной работе мы совместили биоинформатические методы и использование экспериментальных данных об отдельных представителях семейства, изучив более тысячи белков с предсказанными специфичностями. Мы выбрали 15 наиболее значимых для специфичности к эффектору позиций, и сравнили консенсусные последовательности по этим позициям для 104 ортологичных групп белков. Полученные данные говорят нам о том, что специфичность к одному эффектору может осуществляться разными наборами аминокислот, и что зачастую специфичность разных групп белков к одному эффектору появляется в ходе параллельной эволюции. References [1] Ortet, P., et al. (2012). "P2TF: a comprehensive resource for analysis of prokaryotic transcription factors." BMC Genomics 13: 628. [2] Franco, I. S., et al. (2006). "Functional domains of the Bacillus subtilis transcription factor AraR and identification of amino acids important for nucleoprotein complex assembly and effector binding." J Bacteriol 188(8): 3024-3036. [3] Markiewicz, P., et al. (1994). "Genetic studies of the lac repressor. XIV. Analysis of 4000 altered Escherichia coli lac repressors reveals essential and non-essential residues, as well as "spacers" which do not require a specific sequence." J Mol Biol 240(5): 421-433. [4] Kalinina, O. V., et al. (2004). "Automated selection of positions determining functional specificity of proteins by comparative analysis of orthologous groups in protein families." Protein Sci 13(2): 443-456. [5] Mirny, L. A. and M. S. Gelfand (2002). "Using orthologous and paralogous proteins to identify specificity determining residues." Genome Biol 3(3): PREPRINT0002. [6] Mazin, P. V., et al. (2010). "An automated stochastic approach to the identification of the protein specificity determinants and functional subfamilies." Algorithms Mol Biol 5: 29.