A fehérjecsalád evolúciósan rokon fehérjék csoportja , amelyek homológ aminosavszekvenciával rendelkeznek . Ez a kifejezés szinte egyet jelent a "géncsalád" kifejezéssel, hiszen ha a fehérjéknek homológ aminosavszekvenciái vannak, akkor az azokat kódoló géneknek is jelentős mértékű homológiát kell mutatniuk a DNS - nukleotid szekvenciákban . Ezt a kifejezést nem szabad összetéveszteni a " család " kifejezéssel az élő szervezetek fajainak taxonómiájában .
Sok más biológiai kifejezéshez hasonlóan a fehérjecsalád használata erősen kontextusfüggő: utalhat finom primer szekvenciahomológiájú fehérjék nagy csoportjára, vagy csaknem azonos elsődleges szerkezetű, funkciójú és funkciójú fehérjék nagyon szűk csoportjára. háromdimenziós szervezés, vagy bármilyen más köztes eset. E két szélsőséges helyzet megkülönböztetésére Dyhoff bevezette a fehérje szupercsalád fogalmát [1] [2] [3] . Idővel olyan fogalmak születtek, mint az osztály , a csoport , a klán és az alcsalád , de mindegyik ugyanazt a kétértelmű sorsot érte. Az általános használatban a szupercsalád (strukturális homológia) alatt olyan családokat értünk (elsődleges szekvencia homológia), amelyek alcsaládokat tartalmaznak. Ezért egy szupercsalád, például a PA-proteáz-klán alacsonyabb szintű konzervált szekvenciákat tartalmaz, mint az egyik tagcsaládja, például a C04-család. Valószínűtlennek tűnik, hogy a közeljövőben megjelenik egy pontos, világos kritériumokkal rendelkező definíció, ezért az olvasónak magának kell eldöntenie, hogy pontosan hogyan érti ezeket a fogalmakat az egyes kontextusokban.
.
A fehérjecsalád fogalma akkor keletkezett, amikor még nagyon kevés ismert elsődleges és harmadlagos szerkezetű fehérje létezett; főleg kisméretű, egydoménes fehérjéket, például mioglobint , hemoglobint és citokróm c -t vizsgáltak . Azóta számos fehérjéről kiderült, hogy sok szerkezetileg és funkcionálisan független egységet vagy domént tartalmaz . Az evolúció során bekövetkezett gének rekombinációja következtében a különböző domének egymástól függetlenül fejlődtek ki. Emiatt az utóbbi években egyre nagyobb figyelmet fordítanak a fehérjedomén családokra. Számos online forrás foglalkozik az ilyen tartományok meghatározásával és katalogizálásával (lásd a listát a cikk végén).
Az egyes fehérjék részei eltérő szerkezeti korlátokkal (vagyis a fehérje szerkezetének és működésének fenntartásához szükséges szerkezeti jellemzőkkel) rendelkeznek. Például egy enzim aktív helyének működéséhez szükséges, hogy bizonyos aminosavak nagyon pontosan egymáshoz képest helyezkedjenek el a háromdimenziós térben. Másrészt a fehérje-fehérje kölcsönhatás nagy felületen is létrejöhet, és az aminosavak hidrofóbsága vagy hidrofilitása korlátozza. A fehérjék funkcionálisan fontos részei lassabban fejlődnek, mint a nem konzervált régiók, például a felszíni hurkok, és konzervált szekvenciák blokkjait eredményezik. Az ilyen blokkokat általában motívumoknak nevezik . Az előző esethez hasonlóan számos online forrást szenteltek ezek meghatározásának és katalogizálásának.
A jelenlegi elképzelések szerint fehérjecsaládokat kétféleképpen lehet kialakítani. Az első esetben a szülői fajt két genetikailag izolált leszármazott fajra osztják, ami lehetővé teszi, hogy a gén/fehérje egymástól függetlenül halmozzon fel variációkat ( mutációkat ) ebben a két vonalban. Ennek eredményeként ortológ fehérjék családja jön létre, amelyek általában egy közös konzervált motívummal rendelkeznek. A második út a génduplikáció és egy paralóg megjelenése . Mivel a gén első példánya még képes ellátni funkcióját, a másolat szabadon változhat és új funkciókat szerezhet (véletlen mutációk révén). Egyes gén-/fehérjecsaládok, különösen az eukariótákban , jelentős másoláson vagy redukción mennek keresztül az evolúció során, néha a teljes genom megduplázódásával együtt.
Ahogy az ismert szerkezetű fehérjék száma növekszik, és a proteomikai elemzés iránti érdeklődés növekszik, kísérletek folynak a fehérjék családokba rendezésére, doménjeik és motívumaik leírására. A fehérjecsaládok megbízható azonosítása létfontosságú a filogenetikai elemzéshez, a fehérje működésének meghatározásához és a fehérjefunkciók sokféleségének vizsgálatához egy adott filogenetikai csoportban. Az Enzyme Function Initiative (EFI) fehérjecsaládokat és szupercsaládokat használ az ismeretlen funkciójú enzimek nagy léptékű taxonómiai eloszlására vonatkozó stratégia kidolgozásának alapjaként [4] .
A fehérjecsalád létrehozásának algoritmikus módszerei a hasonlóság elvén alapulnak. Legtöbbször az egyetlen hasonlóság, amelyhez hozzáférhetünk, az elsődleges szerkezeti homológia.
Számos biológiai adatbázis létezik a fehérjecsaládoknak, amelyek lehetővé teszik annak gyors meghatározását, hogy egy újonnan felfedezett és azonosított fehérje egy már ismert fehérjecsalád tagja-e. Különösen:
Vannak speciális keresőmotorok is: