Comprehensive analysis of all evolutionary paths between two divergent PDZ domain specificities
Notice bibliographique
Résumé
To understand the molecular evolution of functional diversity in protein families, we comprehensively investigated the consequences of all possible mutation combinations separating two peptide-binding domains with highly divergent specificities. We analyzed the Erbin PDZ domain (Erbin-PDZ), which exhibits canonical type I specificity, and a synthetic Erbin-PDZ variant (E-14) that differs at six positions and exhibits an atypical specificity that closely resembles that of the natural Pdlim4 PDZ domain (Pdlim4-PDZ). We constructed a panel of 64 PDZ domains covering all possible transitions between Erbin-PDZ and E-14 (i.e., the panel contained variants with all possible combinations of either the Erbin-PDZ or E-14 sequence at the six differing positions). We assessed the specificity profiles of the 64 PDZ domains using a C-terminal phage-displayed peptide library containing all possible genetically encoded heptapeptides. The specificity profiles clustered into six distinct groups, showing that intermediate domains can be nodes for the evolution of divergent functions. Remarkably, three substitutions were sufficient to convert the specificity of Erbin-PDZ to that of Pdlim4-PDZ, whereas Pdlim4-PDZ contains 71 differences relative to Erbin-PDZ. X-ray crystallography revealed the structural basis for specificity transition: a single substitution in the center of the binding site, supported by contributions from auxiliary substitutions, altered the main chain conformation of the peptide ligand to resemble that of ligands bound to Pdlim4-PDZ. Our results show that a very small set of mutations can dramatically alter protein specificity, and these findings support the hypothesis whereby complex protein functions evolve by gene duplication followed by cumulative mutations.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».