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由分泌蛋白定义的宿主范围

某些病原体具有高度的物种特异性,而其他病原体则影响范围广泛的宿主。然而,宿主范围变异的分子基础仍然知之甚少(Pan et al, 2014)。众所周知,分泌和膜蛋白在宿主与病原体的相互作用中发挥着重要作用,因此,它们的相互作用能力有望在确定宿主范围方面发挥关键作用,多能分泌和膜蛋白能够与比专家蛋白更广泛的分子相互作用。

原始氨基酸(被认为在生物起源前的条件下占主导地位的氨基酸,在陨石分析中发现,由早期遗传密码产生,并在Miller的火花放电实验中自发产生[Doi et al, 2005;Parker等人,2011])已经被证实与蛋白质混合和溶解性增强有关。相反,非原始氨基酸与较低的溶解度、增强的刚性和高度结构化构象相关(Davidson et al, 1995;James & Tawfik, 2003;Doi等人,2005)。因此,我们假设,对于一个高度混杂或能够与多个宿主发生感染/相互作用的生物体,其分泌性和膜蛋白与宿主受限的特征性病原体的分泌性和膜蛋白相比,应富集于原始氨基酸中。表面暴露蛋白中的原始氨基酸可能有助于多面手与来自不同宿主的更广泛的蛋白质相互作用。相反,来自专家的表面暴露蛋白不需要与大量的蛋白质相互作用,因为它们受到宿主的限制,因此,它们可能会减少原始氨基酸的数量。

此外,蛋白质建立分子间相互作用的能力也取决于其内在紊乱区域的含量(Tompa et al, 2015;Ahrens等人,2017)。本质无序区域是缺乏稳定结构构象的蛋白质结构域,其结构在不同的替代构象之间振荡。这些区域赋予蛋白质灵活性,促进它们与其他分子的相互作用。事实上,本质上紊乱的蛋白质(那些本质上紊乱区域含量高的蛋白质)往往是高度连接的(Dyson & Wright, 2002;Dunker等人,2005)。因此,多能致病菌的分泌蛋白和膜蛋白的分泌蛋白可能与专家相比具有高度的无序性。

在这里,我们比较了几种多面手和专家的原始氨基酸残基的频率和蛋白质无序区域的百分比。与我们的预测一致,我们观察到与特殊病原体相比,多面手分泌的蛋白质中主要含有大量的原始氨基酸和紊乱区域。

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