a critical view on conservative mutations

Abstract

analysoimalla proteiinin 3D-rakenteiden pintakoostumusta täydennettynä homologisten proteiinien ennustetuilla pintakoostumustietoilla, olemme löytäneet merkittävää näyttöä proteiinirakenteiden kerroskoostumuksesta. Proteiinien sisimmässä ja uloimmassa osassa on negatiivinen nettovaraus, kun taas keskimmäisessä on positiivinen nettovaraus. Lisäksi havaintomme osoittavat, että konservatiivisen mutaation käsite tarvitsee tuntuvia tarkistuksia, esimerkiksi glutamiinihapolle ja asparagiinihapolle havaittiin hyvin erilaisia spatiaalisia preferenssejä. Proteiinitekniikan hankkeissa usein käytetty alaniiniseulonta sisältää jäämien korvaamisen alaniiniksi olettaen, että alaniini on “neutraali” jäämä. Alaniinilla on kuitenkin suuri negatiivinen korrelaatio kaikkien muiden paitsi ei-polaaristen jäämien kanssa. Siksi ehdotamme, että esimerkiksi seriiniä käytetään korvaamaan jäämiä, jotka korreloivat negatiivisesti alaniinin kanssa.

Johdanto

kun peptidiketju taittuu 3D-proteiinirakenteeseen, osa jäämistä siirtyy polaarisesta ympäristöstä ei-polaariseen ympäristöön Taitetun proteiinin sisäosiin. Tätä siirtoa ohjaavat aminohappojen ja liuottimen termodynaamiset ominaisuudet. Koko molekyylievoluution ajan luonto on valinnut syntyvän proteiinin sopivan toiminnan ja stabiilisuuden. Pienille ja keskisuurille proteiineille-taitetussa rakenteessa-vain muutama jäämä on kokonaan haudattu (Chothia, 1976 ; Miller et al., 1987; Petersen ym., 1998), kun taas useimmat jäännökset ovat vain osittain hautautuneet. Liuottimien käytettävyyden vaihtelu riippuu kyseisen jäämän ominaisuuksista, ja se heijastuu aminohappokoostumukseen koko proteiinirakenteessa. Nämä erot liuottimien saatavuusprofiilissa ovat löytäneet laajoja sovelluksia erilaisissa rakenteen ennustusmenetelmissä (Holbrook et al., 1990; Rosti ja Sander, 1994; Thompson ja Goldstein, 1996 ). Myös ympäristökohtaisten korvausmatriisien käyttö ( Donnelly et al., 1994; Wako ja Blundell, 1994 ) ovat osoittautuneet arvokkaiksi. Aminohappojen peräkkäistä naapuruutta on tutkittu aiemmin ( Vonderviszt ym., 1986) ja sen käyttö on havaittu esimerkiksi silmukkaennustuksessa ( Wojcik et al., 1999) ja secondary structure prediction ( Chou and Fasman, 1978 ; Chandonia and Karplus, 1999 ; Jones, 1999). Merkittävää korrelaatiota jäämien peräkkäisten naapureiden mieltymysten välillä ei havaittu.

yksittäisiä jäämiä ympäröivää aluetta on myös aiemmin tutkittu (Burley and Petsko, 1985 ; Bryant and Amzel, 1987 ; Miyazawa and Jernigan, 1993 ; Petersen et al., 1999 ). Lisäksi spatiaalisia kontakteja on tutkittu erilaisten aminohappojen vuorovaikutusten kontaktipotentiaalien johtamiseksi (Brocchieri ja Karlin, 1995 ; Miyazawa ja Jernigan, 1996 , 1999 ). Yhteisenä strategiana on tutkia kontaktien määrää tietyn etäisyysrajan sisällä. Kirjallisuudesta näyttää kuitenkin puuttuvan tutkimuksia etäisistä riippuvaisista yhteyksistä ja raportteja, joissa hyödynnetään niihin sisältyvää tietoa jäämien liuottimen saatavuudesta.

on raportoitu kahden tilan ennuste liuottimen saatavuudesta hydrofobisuuden, haudatun kontaktin taipumuksen ja ennusteikkunan sijainnin välillä(Mucchielli-Giorgi et al., 1999 ). Se ei kuitenkaan kuvaa yksittäisten jäämien jakaumien välistä korrelaatiota.

on tärkeää pystyä erottamaan oikein Taitetut ja väärin muotoillut mallirakenteet toisistaan. On huomautettu, että potentiaalienergiaan perustuvat menetelmät eivät erottele hyvin taitettuja ja väärin tehtyjä rakenteita. Kuitenkin rakenteellisia ominaisuuksia, kuten haudattu polar pinta (Overington et al., 1992) ja polaarikontaktien määrä ( Bryant ja Amzel, 1987 ; Golovanov et al., 1999) ovat osoittautuneet arvokkaiksi.

proteiinitekniikassa käytetään usein konservatiivisten mutaatioiden käsitettä. Yleinen ajatus on, että aminohapon korvaaminen toisella aminohapolla, jolla on samanlaiset fysikaalis-kemialliset ominaisuudet, ei vaikuta proteiinin stabiiliuteen ja toimintaan. Tämä asiakirja osoittaa, että samankaltaisten jäämien spatiaaliset mieltymykset voivat olla dramaattisesti erilaisia proteiinirakenteissa samanlaisissa olosuhteissa (tässä yhteydessä liuottimien saatavuus).

naapurianalyysin tulokset ovat arvokkaita mallien validoinnissa, rakenteiden ennustamisen työkaluna ja erityisesti oppaana vakautta lisäävien mutaatioiden etsinnässä.

menetelmät

käytetyt sekvenssit ovat ei-homologisten rakenteiden 25%: n sekvenssidentiteettijoukon osajoukko ( Hobohm et al., 1992 ; Hobohm and Sander, 1994) johdettu proteiinin rakennetta tietopankki PDB ( Bernstein et al., 1977 ). Vain yksiketjuisia proteiinisekvenssejä käytettiin. Tuloksena saatu tietokokonaisuus koostui 336 yksiketjuisesta sekvenssistä, joiden pariseekvenssin identiteetti oli enintään 25%. Osajoukkoa laajennettiin käyttämällä vastaavia HSSP-tiedostoja (Dodge et al., 1998 ). Kokonaisaineistossa oli 8379 yhdenmukaista sekvenssiä ja 1 415 986 jäämää. Tämä vastaa 6,7: ää prosenttia kaikista SWISS-PROT: n version 34 jäämistä ( Bairoch ja Apweiler, 1997 ). Jaksojen pituus oli 64-1017 jäännöstä. Käytettyjen Röntgenrakenteiden erotuskyky vaihteli 1,0-3,0 Å: n välillä, keskimäärin 2,0 Å: n välillä. Lisäksi osajoukko sisälsi 31 NMR: n ratkaisemaa rakennetta. Kaikki vetyatomikoordinaatit kuitenkin hylättiin. Homologisten sekvenssien avulla mahdollisesti syntyneen harhakuvitelman tarkistamiseksi täydellinen analyysi tehtiin kohdistettujen sekvenssien kanssa ja ilman niitä. Merkittäviä eroja ei havaittu, vaikka pienemmän aineiston koon pienentyminen odotetusti lisäsi melua.

kunkin jäämän paikkanaapurit määritettiin liuottimien saatavuuden ja paikkaetäisyyden perusteella. Liuottimen saatavuus otettiin vastaavista HSSP-tiedostoista (Dodge et al., 1998 ). Viereiset pintajäämät ryhmiteltiin kunkin pintajäämän osalta sen mukaan, kuinka kaukana ne ovat kyseisestä jäämästä. Kahden jäämän välinen etäisyys laskettiin lyhyimmäksi etäisyydeksi kahden jäämän kaikkien mahdollisten atomiparien joukosta. Oletamme, että linjaus HSSP-tiedosto tarkoittaa, että naapurit pääjakso ovat myös naapureita kohdistetun sekvenssit ja että liuotin saavutettavuus on säilytetty ( Andrade et al., 1998; Goldman ym., 1998 ). Tyypin i ja j jäämien välisten naapuriyhteyksien odotettu lukumäärä lasketaan

jossa xi ja xj ovat aminohappo I: n ja J: n fraktio tietojoukossa etäisyysalueella d ja liuottimen saavutettavuudessa suurempi kuin cut-off ACC ja N0 on Havaittujen naapurikosketusten kokonaismäärä. Pisteet, Sij / d, ACC, lasketaan

tämä antaa kielteiset pisteet epäsuosioon joutuneille naapuripareille ja myönteiset pisteet suositelluille vuorovaikutuksille. Pistearvo Sij / d, ACC voidaan muuntaa näennäiseksi termodynaamiseksi parametriksi kertolaskulla RT: llä .

kunkin valkuaiskerroksen nettovaraus laskettiin. Asparagiinihappo ja glutamiinihappo katsotaan negatiivisesti varautuneiksi ja arginiini ja lysiini positiivisesti varautuneiksi. Histidiiniä pidetään joko varaamattomana tai positiivisesti varautuneena. Suhteellinen nettovaraus, Δ qrel, määritellään seuraavasti

jos npositiivinen on positiivisten jäämien lukumäärä, Nnegatiivi negatiivisten jäämien lukumäärä ja Ntotaalinen jäämien kokonaismäärä kyseisessä kerroksessa.

The PDB identification codes for the structures used are 1ptx, 2bbi, 1hcp, 1iml, 1cdq, 1vcc, 1nkl, 1tiv, 2abd, 2hts, 1tpg, 1fbr, 1pco, 1who, 1beo, 2ncm, 1fim, 1tlk, 1xer, 1onc, 1rga, 1erw, 1fd2, 1put, 1fkj, 1jpc, 1thx, 1jer, 1ccr, 1wad, 2tgi, 1pls, 1neu, 4rhn, 1rmd, 1hce, 1hfh, 1tam, 2pf1, 1bip, 1whi, 1yua, 1bp2, 1zia, 4fgf, 7rsa, 1bw4, 2vil, 1eal, 1rie, 1doi, 3chy, 1cpq, 1msc, 1mut, 1rcb, 1lzr, 1htp, 1lid, 1lis, 1lit, 1kuh, 1nfn, 1irl, 1poc, 2tbd, 1cof, 1pms, 1rsy, 1snc, 1eca, 1jvr, 2end, 1anu, 5nul, 1fil, 1jon, 1lcl, 1itg, 1tfe, 1maz, 1pkp, 1lba, 1vsd, 2fal, 1ash, 1def, 2hbg, 1div, 1gds, 1grj, 1i1b, 1ilk, 1rcy, 1sra, 1ulp, 1mbd, 1aep, 1jcv, 2gdm, 1phr, 1rbu, 1esl, 1hlb, 1mup, 1vhh, 1gpr, 1btv, 1cyw, 1klo, 1l68, 3dfr, 2cpl, 1sfe, 1huw, 5p21, 1ha1, 1wba, 1lki, 2fha, 1prr, 2fcr, 1amm, 1cid, 1hbq, 1cdy, 2stv, 153l, 1rec, 1xnb, 2sas, 1gky, 1knb, 1ryt, 1zxq, 1har, 1cex, 1chd, 2tct, 2ull, 1gen, 1iae, 1nox, 1rnl, 2gsq, 1cfb, 1dyr, 1nsj, 2hft, 1fua, 2eng, 1thv, 1hxn, 2abk, 9pap, 1lbu, 3cla, 1vid, 2ayh, 2dtr, 1gpc, 1dts, 1jud, 1emk, 1ois, 1akz, 1sgt, 1ad2, 1nfp, 1din, 1lrv, 1dhr, 1bec, 1lbd, 1dpb, 1jul, 1mrj, 1fib, 1hcz, 1mml, 1vin, 1dja, 2cba, 3dni, 1lxa, 1arb, 1rgs, 1tys, 3tgl, 1ako, 1eny, 1ndh, 2dri, 1xjo, 1drw, 1kxu, 2prk, 1cnv, 1tfr, 1ytw, 1iol, 2ebn, 1tml, 1han, 1xsm, 1pbn, 1amp, 1ryc, 1bia, 1vpt, 1csn, 2ora, 1ctt, 1bco, 1fnc, 1gym, 1pda, 1cpo, 1esc, 2reb, 1mla, 1sig, 8abp, 1ghr, 1iow, 2ctc, 1gca, 1sbp, 1ede, 1pgs, 2cmd, 1anv, 1gsa, 1tag, 1dsn, 2acq, 1cvl, 1tca, 2abh, 2pia, 1pot, 1vdc, 1axn, 1msk, 1hmy, 2bgu, 1ldm, 1dxy, 1ceo, 1nif, 1arv, 1xel, 1uxy, 1rpa, 2lbp, 3pte, 1uby, 1fkx, 1pax, 3bcl, 1air, 1mpp, 2mnr, 1eur, 1cem, 1fnf, 1pea, 1omp, 2chr, 1pud, 1kaz, 1mxa, 1edg, 2sil, 1ivd, 1pbe, 1svb, 1ars, 1oyc, 1inp, 1oxa, 1eft, 1phg, 1cpt, 1iso, 1qpg, 2amg, 1uae, 1gnd, 2dkb, 1gpl, 1csh, 4enl, 1pmi, 1lgr, 1nhp, 1gcb, 1bp1, 1geo, 2bnh, 3grs, 1gln, 1gai, 2pgd, 2cae, 2aaa, 1byb, 1smd, 2myr, 3cox, 1dpe, 1pkm, 1ayl, 1crl, 1ctn, 1clc, 1tyv, 2cas, 1ecl, 1oxy, 1vnc, 1gal, 1dlc, 1sly, 1dar, 1gof, 1bgw, 1aa6, 1vom, 8acn, 1kit, 1taq, 1gpb, 1qba, 1alo ja 1kcw.

tulokset ja keskustelu

varattujen jäämien jakautuminen proteiinin 3D-rakenteen eri kerroksiin ja kokonaisnettovaraus on esitetty kuvassa 1 . Proteiinien sisimmässä ja uloimmassa osassa on negatiivinen nettovaraus, kun taas keskimmäisessä on positiivinen nettovaraus. Tämä näennäinen kolmikerroksinen rakenne, jossa vaihtuva varaus altistaa negatiivisesti varautuneen uloimman kerroksen liuottimelle, on mielenkiintoinen. Tällaisella järjestelyllä varmistetaan jonkinasteinen säteisvarauksen neutralisoituminen ja voidaan mahdollisesti edistää proteiinin tiivistä pakkaamista. Samoin tämä pintakerroksen varausorganisaatio voisi tarjota tärkeää sähköstaattista ohjausta taittumistapahtuman aikana. Vastaavasti pH: n muuttaminen happamiin tai emäksisiin olosuhteisiin, joissa titrattavien jäämien osajoukoista tulee lataamattomia, horjuttaa jäämien pakkaamista proteiinin pinnalle. Haudattuja, happamia aminohappoja löytyy useista eri proteiinirakenteista ja näillä jäämillä on tärkeä funktionaalinen rooli esimerkiksi trypsiinissä (McGrath et al., 1992), ribonukleaasi T1 ( Giletto ja Pace, 1999) ja tioredoksiini ( Dyson et al., 1997; Bhavnani et al., 2000 ). Raportoitua kolmikerroksista rakennetta havaitaan sekä kohdistetun sekvenssin kanssa että ilman sitä, eikä se näin ollen johdu biasista, joka aiheutuu hautautuneiden, varautuneiden ryhmien säilyttämisestä proteiiniperheen sisällä.

kunkin jäämätyypin ympärillä olevat aluenaapurit laskettiin erottelematta liuottimien saatavuutta. Tryptofaanin ja kysteiinin merkittäviä poikkeuksia lukuun ottamatta aminohappoja ei ole usein havaittu samanlaisten jäämien alueellisina naapureina. Tämä suuntaus ei riippunut etäisyysrajan valinnasta (tuloksia ei näytetä). Jakaantumiserot olivat huomattavan pieniä eri aminohappojen välillä 8 Å: n etäisyysrajoituksella, mikä viittaa siihen, että 8 Å on riittävän suuri etäisyys, jotta jakauma voi itsenäistyä keskusjäännöksen luonteesta. Tämä havainto johti siihen, että 8 Å: n käyttö on suurin yksityiskohtaisesti tutkittu naapureiden välinen etäisyys.

kuvassa 2 esitetään pistearvot kaikille naapuriaminohappopareille, joissa on mukana tryptofaania, glysiiniä, alaniinia, proliinia, seriiniä, histidiiniä, lysiiniä ja asparagiinihappoa, kun naapuripareille on saatavilla vähintään 20% liuotinta. Muiden aminohappojen tulokset löytyvät kotisivultamme (http://www.bio.auc.dk/). Pistearvot on laskettu samoin muiden liuottimien saatavuusrajojen osalta. Aromaattinen jäämä tryptofaani on toinen vain kahdesta jäämästä, jotka selvästi suosivat kontakteja saman jäämätyypin kanssa (toinen on kysteiini). Myös Yhteisvaikutukset muiden aromaattisten jäämien kanssa ovat suositeltavia. Mielenkiintoista on, että tryptofaanin ja kahden happaman jäämän (asparagiinihappo ja glutamiinihappo) väliset vuorovaikutukset näyttävät erilaisilta. Tryptofaania ja glutamiinihappoa havaitaan oletettua harvemmin, mutta tryptofaanin ja asparagiinihapon kohdalla tilanne on päinvastainen. Glysiini osoittaa tyypilliset negatiiviset pisteet yhteisvaikutuksista saman jäämätyypin kanssa. Glysiinillä ei myöskään näytä olevan lähinaapureita (≤3,5 Å). Tämä lähinaapureiden aliedustus on prolinelle vielä selkeämpi. Tulkitsemme tämän aliesityksen merkkinä proliinijäämien suosimisesta silmukassa. Vuorovaikutusten puuttuminen kaikkien muiden sen läheisyydessä olevien aminohappojen kanssa viittaa siihen, että useimmat kontaktit ovat liuotinmolekyylien kanssa. Prolinella on kuitenkin runsaasti kontakteja isommalta matkalta (4-5 Å). Histidiini on mielenkiintoinen siinä mielessä, että se osoittaa merkkejä aromaattisista ominaisuuksistaan suosimalla kontakteja aromaattisten jäämien kanssa (~3,5 Å) ja polarisoituvaa luonnettaan suosimalla kontakteja negatiivisesti varautuneiden jäämien kanssa (~3 Å). Emäksisellä aminohappo lysiinillä on odotetusti selvä negatiivinen pistemäärä kontakteista muihin lysiineihin. Suotuisat sähköstaattiset vuorovaikutukset happamien aminohappojen kanssa ovat ilmeisiä.

jotkut mielenkiintoisimmista parin vuorovaikutuksista on esitetty kuvassa 3 . Kuvassa 3A on suolasillan pari lysiini-asparagiinihappo. 3 Å-erossa nähty vahva yliesitys sopii klassisen suolasillan konseptiin. Lysiini–asparagiinihappo-parien yliesitys liuotinta eniten paljastavissa kerroksissa havaittiin 5,5-6 Å: n kohdalla. Ehdotamme, että proteiinin pinnalla olevat latausverkot voisivat aiheuttaa tämän havainnon. Kuvassa 3B esitetään glutamiinihappo-asparagiinihappo-parin tulos. Selkein piirre on tämän parin odotettu aliedustus. Proteiinin pinnan lähellä samaa rajoitusta ei kuitenkaan näytä olevan. Ehdotamme jälleen, että pintalatausverkot edistävät tätä havaintoa. Kuvissa 3C ja D on esitetty aminohappoparit tryptofaani–glutamiinihappo ja tryptofaani–asparagiinihappo. Yleinen käsitys siitä, että glutamiinihapon ja asparagiinihapon mutaatio on konservatiivinen, on ristiriidassa esitettyjen havaintojen kanssa. Tryptofaani-glutamiinihappopari on erittäin aliedustettuna proteiinikerroksissa, jotka ovat erittäin liuottimia. Yllättävää kyllä, samaa ei voida sanoa tryptofaani–asparagiinihappo-parista, jossa havaitaan yliesitys 3,5-6 Å: n etäisyysvälillä. Samanlainen, mutta vähemmän selvä havainto tehtiin tyrosiini–glutamiinihappo-ja tyrosiini-asparagiinihappo-pareista. Fenyylialaniini–glutamiinihappo–ja fenyylialaniini-asparagiinihappo-parien välillä ei havaittu merkittäviä eroja. Ainoa ero glutamiinihapon ja asparagiinihapon välillä on sivuketjun pituus. Yhteistä sekä tryptofaanille että tyrosiinille on niiden polarisoituvuus, toisin kuin fenyylialaniinilla. Uskomme, että pinnalla sijaitsevat tryptofaanit, jotka osallistuvat proteiinien toiminnallisuuden määrittelyyn, polarisoituvat paikallisen sähköstaattisen ympäristönsä vuoksi. Vaikka emme voikaan antaa määrällistä selitystä, on todennäköistä, että glutamiinihapon ja asparagiinihapon eri ketjun pituuksien väliset erot voivat asettaa etusijalle tryptofaanin läheisyyden. On osoitettu, että asparagiinihapolla on taipumusta suotuisiin vuorovaikutuksiin sivuketjun karbonyyliryhmän ja selkärangan karbonyyliryhmän välillä ( Deane et al., 1999), tuloksena rengasmainen rakenne. Vastaavia konformaatioita ei ole havaittu glutamiinihapolla. Kuvissa 3E ja F esitetään histidiini-asparagiinihappo-ja seriini-histidiiniparit. Koska nämä kolme jäämää muodostavat monien hydrolaasien aktiivisen kohdan jäämiä, ne ovat erityisen kiinnostavia. Histidiini-asparagiinihappo-pareja esiintyy yliedustettuna hyvin liuottimilla alueilla. Etäisyys on suurempi kuin aktiivisessa työmaan railoissa havaittu tyypillinen etäisyys. Kuitenkin pieni, mutta merkittävä yliedustus 3 Å-alueella noudattaa hydrolaaseissa klassisia histidiini-asparagiinihappo-etäisyyksiä. Kuvassa 3E esitetään selvä mieltymys haudattujen histidiinien ja asparagiinihappojen välisiin kontakteihin. Uskomme, että tämä ominaisuus on tärkeä osa de Novon katalyyttisten kohteiden molekyylievoluutiota. Mahdollisten katalyyttisten “Triadien” säilyttäminen ei-toiminnallisissa ympäristöissä tekee kohteen aktivoimiseen tarvittavien aminohapposubstituutioiden määrän pienemmäksi.

kuvan 3F selvin piirre on seriini-histidiiniparien selkeä aliedustus erittäin liuotinaltistuneissa ympäristöissä. Seriini-histidiiniparin heikko yliedustus näkyy kohdassa 3 Å vähemmän liuottimia saavilla alueilla. Näin ollen katalyyttisen kolmikon olemassaolo ilmeisesti määräytyy lähinnä histidiini–asparagiinihappo–parin mieltymyksen perusteella, vaikka seriini-histidiini-pari paljastaa samanlaisia, mutta paljon heikompia suuntauksia.

kunkin liuotinkerroksen aminohappokoostumus määritettiin. Kuten odottaa saattaa, proteiinien hautautuneet osat koostuvat suuremmasta määrästä ei-polaarisia jäämiä kuin liuotinta paljastuneet kerrokset. Aminohappokoostumuksen korrelaatio laskettiin yksittäisten rakennekerrosten koostumuksen tiedoista. Aminohappojen, joilla on samanlaisia mieltymyksiä liuotinkontaktiin ja paikalliseen ympäristöön, odotetaan osoittavan suurta positiivista korrelaatiota, koska niiden jakaantumisessa on samanlaisia suuntauksia. Näin ollen negatiivisen korrelaation osoittavilla aminohapoilla on erilaisia mieltymyksiä paikalliseen ympäristöön, eikä niiden siksi uskota olevan yhteensopivia, eli tämän tyyppistä yhden paikan mutaatiota tässä paikassa ei suositella. Koska ei-polaarisia jäämiä on runsaasti ytimessä ja ne vähenevät vähitellen liuottimen saatavuuden lisääntyessä, ei-polaaristen jäämien välinen korrelaatio on positiivinen (kuva 4 ). Sen sijaan polaarijäämiä on runsaammin voimakkaasti altistuneissa osissa ja ne korreloivat siten negatiivisesti ei-polaaristen jäämien kanssa. Histidiini ja treoniini käyttäytyvät selvästi eri tavalla. Ne osoittavat positiivista korrelaatiota keskenään, mutta vain vähän korrelaatiota minkään muun pylvään kanssa, lukuun ottamatta arginiinia ja glysiiniä. Tämä johtuu histidiinin ja treoniinin vähäisestä esiintymisestä sekä hautautuneilla että erittäin altistuneilla alueilla ja niiden suhteellisen suuresta esiintymisestä keskisuurissa altistuneissa kerroksissa. Histidiinillä on positiivinen korrelaatio kahden aromaattisen jäämän, tryptofaanin ja tyrosiinin, sekä heikosti polaarisen treoniinin ja polaarisen arginiinin kanssa. Jälleen tulkitsemme tämän merkkinä sekä aromaattisista ominaisuuksista että histidiinin varausominaisuuksista. Heikosti polaarisilla jäämillä ei ole yhtä selkeää jakaumaa kuin polaarisilla ja ei-polaarisilla jäämillä. Proliini ja seriini näyttävät olevan läheisempää sukua napajäämille. Heikosti polaarisella jäämällä alaniinilla on positiivinen korrelaatio vain ei-polaaristen jäämien kanssa. Ehdotamme, että mutaatioilla jäämien välillä, joilla on suuri positiivinen korrelaatio, on suuri mahdollisuus ylläpitää 3D-rakenteen termodynaamista stabiilisuutta. Tämä koskee erityisesti varattuja jäämiä. Sen sijaan jäämät, joilla on suuri negatiivinen korrelaatio, ovat tyypillisesti jäämiä, joilla on erilaiset fysikaalis-kemialliset ominaisuudet, joita ei voida vaihtaa keskenään muuttamatta proteiinin fysikaalista kemiaa. Korreloimattomat jäämät sisältävät jäämiä, joilla on erityinen rooli rakenteessa, esimerkiksi joitakin katalyysiin usein osallistuvia jäämiä. Uskomme, että tutkimuksemme havainto, että proliini käyttäytyy samalla tavalla kuin polaarijäämät, liittyy proliinijäämien rakenteelliseen rooliin ja sen suosimiseen silmukoissa ja käännöksissä. Proteiinitekniikan hankkeissa usein käytetty alaniiniseulonta sisältää jäämien korvaamisen alaniiniksi olettaen, että alaniini on “neutraali” jäämä. Datamme kuitenkin osoittaa, että alaniinilla on suuri negatiivinen korrelaatio kaikkien muiden paitsi ei-polaaristen jäämien kanssa. Siksi ehdotamme, että esimerkiksi seriiniä käytetään korvaamaan jäämiä, jotka korreloivat negatiivisesti alaniinin kanssa.

tekijöiden mielestä tässä asiakirjassa annetaan tärkeää uutta tietoa valkuaisaineiden rakenteellisesta organisoinnista. Proteiinipintaa tulisi tarkastella proteiinin monikerroksisena rakenteellisena piirteenä, jossa jokaisella kerroksella on ominaiskoostumuksensa ja siitä johtuvat ominaispiirteensä. Uskomme, että tämä yksinkertainen avainhavainto on erittäin tärkeä monille valkuaisainesuunnittelustrategioille, jotka kohdistuvat liuottimille altistuvien jäämien muokkaamiseen.

P. H. J. kiittää Norjan Tutkimusneuvostoa taloudellisesta tuesta (NFR-116316/410). S. B. P. ilmaisee kiitollisuutensa taloudellisesta tuesta Obelsk Familiefondilta sekä Mål-2: lta.