ゲノミクスとプロテオミクスにおけるデータマイニングのジャーナル

概要

脊椎動物膵臓リパーゼおよび関連タンパク質と遺伝子のバイオインフォマティクスと進化

ロジャー・S・ホームズとローラ・A・コックス

背景:膵リパーゼ (PTL) は、膵臓からの分泌物に続いて小腸で乳化脂肪を加水分解する際にコリパーゼの存在下で機能します。膵リパーゼ関連タンパク質 1 (PLR1) も膵分泌物中に存在し、脂肪分解の調節的役割を果たす可能性があります。PLR2 は膵臓トリグリセリドとガラクトリパーゼの反応を触媒し、PLR3 は関連しているが未知のリパーゼ機能を果たす可能性があります。いくつかの脊椎動物ゲノム プロジェクトのデータを使用して、PTL、PLR1、PLR2、および PLR3 のアミノ酸配列と構造、および遺伝子の位置と配列を比較しました。

方法:配列アラインメントと保存された予測二次構造および三次構造が研究され、ヒトおよびブタの PTL に関する以前の報告に基づいて主要なアミノ酸残基とドメインが特定されました。脊椎動物 PTL 様遺伝子の比較分析は、UC サンタクルーズ ゲノム ブラウザを使用して実施されました。系統発生研究では、これらの脊椎動物 PTL 様遺伝子の進化が調査されました。

データ:ヒトおよびマウスの PTL 配列は 78% の同一性を共有していましたが、ヒトおよびマウスの PLR1 および PLR2 配列との同一性は 64～68% にとどまりました。バイオインフォマティクスを使用して、N シグナル ペプチド、N グリコシル化部位、触媒トライアドを含む α/β 加水分解酵素フォールド領域、活性部位の「蓋」領域、リパーゼと PLAT 領域を分ける「ヒンジ」、および C 末端 PLAT 領域など、いくつかの脊椎動物 PTL および PTL 様タンパク質ドメインが予測されました。真獣類の哺乳類の PLR1 配列は、トリアシルグリセロール リパーゼ活性の喪失に関与する残基 (196Val/198Ala) を保持していましたが、下等脊椎動物の PLR1 配列は「活性」リパーゼ残基を保持していました。ニワトリとカエルの PLR1 配列はリパーゼの「活性」残基を保持しており、オポッサムとカモノハシの PLR1 配列は 196Ala/Ser198 および 196Ser/198Pro 残基を示しました。系統樹解析により、4 つの異なる脊椎動物 PTL 様遺伝子ファミリーの存在が証明されました。

結論:膵リパーゼ (PTL) および関連遺伝子とタンパク質 (PLR1 および PLR2) は、調査したすべての脊椎動物ゲノムに存在しますが、PLR3 は霊長類ゲノムにのみ存在します。脊椎動物 PLR1 の「不活性」形態は、真獣類哺乳類に限定されています。脊椎動物 PTL 様遺伝子は、PTL 様祖先遺伝子の遺伝子重複イベントに続いて脊椎動物祖先に由来するようです。下等脊椎動物では、2 つの異なる PTL 様遺伝子進化ライン (PTL/PLR1 および PLR2) が提案されており、霊長類ゲノムではさらに遺伝子重複イベント (PLR2/PLR3) が起こります。