Networks of bZIP protein-protein interactions diversified over a billion years of evolution

doi:10.1126/science.1233465

.2013年5月10日；340(6133):730-4.

doi:10.1126/science.1233465。

bZIP蛋白质相互作用网络在十亿年的进化中多样化

亚伦·W·雷克¹, Jiyeon Baek先生, 奥尔·阿森伯格, 艾米·基廷

附属机构

采购管理信息： 23661758
PMCID公司：项目经理4115154
内政部： 10.1126/科学.1233465

bZIP蛋白质相互作用网络在十亿年的进化中多样化

亚伦·W·雷克等。科学类. 2013.

.2013年5月10日；340(6133):730-4.

doi:10.1126/science.1233465。

作者

亚伦·W·雷克¹, Jiyeon Baek先生, 奥尔·阿森伯格, 艾米·基廷

附属

¹麻省理工学院生物系，剑桥，马萨诸塞州02139，美国。

采购管理信息： 23661758
PMCID公司：项目经理4115154
内政部： 10.1126/科学.1233465

摘要

生物分子序列和功能的差异是物种间外观和行为的巨大范围的基础。我们研究了五种后生动物和两种单细胞物种的基本区域亮氨酸拉链（bZIP）转录因子，并量化了bZIP二聚网络，测量了2891对蛋白质的体外相互作用。与单细胞物种相比，后生动物具有更高比例的异质bZIP相互作用和更多的网络复杂性。后生动物bZIP相互作用体具有广泛相似的结构，但与上一个共同祖先相比，连接发生了广泛的重新连接，并且每个物种的网络都非常不同。许多后生动物bZIP直系和副直系具有显著不同的相互作用特异性，一些差异是由微小的序列变化引起的。我们的数据表明，与信号传递和基因表达相关的生化功能的变化有助于物种多样性。

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数字

图1
5种后生动物bZIP蛋白-蛋白质相互作用的定量。(A类)5种后生动物的进化树研究；分支长度不符合比例。彩色圆圈代表bZIP家族：后生动物最后共同祖先的家族，品红；两种或两种以上的科，青色；种特异性科，绿色。括号中是每个生物体中bZIP的总数。(B类)与TAMRA-标记的ATF4相互作用的结合曲线，在21°C和K下测量_d日指示的值。(C类)保守性和相互作用亲和力之间的关系（11）。

图2
保守家族中bZIP之间相互作用的变化。蛋白质（洋红色节点）分为家族（大圆圈）。图中的边表示交互。在推断出的祖先网络中(A类)厚的深蓝色边缘显示5种现存后生动物的相互作用，窄的深蓝色边界显示相互作用，浅蓝色边缘表示祖先的相互作用不明确（11）。在现存物种中(**B-F公司**)，绿色边缘表示与上一个共同祖先相比获得的互动，红色圆圈突出显示丢失的家庭，红色虚线表示丢失的互动。黑色相互作用与祖先的相互作用是保守的，灰色相互作用可能是保守的（最后一个共同祖先的状态是模糊的）。对于现存物种，三种线宽（从最宽到最窄）表示K_d日<50毫微米，50<K_d日<250 nM和250<K_d日<1000毫微米。使用Cytoscape创建的图形(http://www.cytoscape.org/).

图3
bZIP蛋白相互作用特异性的变化。**（A-D）**结合亲和力用底部的比例尺表示为热图。(A类)人类和*肠杆菌*正交图以列的形式显示，突出了相似特异性（CEBP）、差异特异性（LMAF、BACH）以及ATF4家族Paralog之间的差异。人类蛋白质是黑色的*肠杆菌*红色；二*斑马鱼*ATF4 Paralog（右栏）为绿色。(**B至D**)切换带有突变的相互作用模式。突变体是根据野生型残基、线圈七肽的数量和位置命名的，如图所示E类，然后是突变残基。(B类)点突变*秀丽线虫*PAR家族paralogs CE12和CE23切换这些蛋白与CE14和CE18的相互作用。(C类)点突变*黑腹果蝇*蛋白质DM1（Pdp1）和DM7（CG7786）切换这些蛋白质的同源与异源二聚。(D类)人类ATF4或ATF5中的两个突变改变了这些蛋白质的相互作用模式，使其彼此相似。(E类)PAR家族蛋白序列*秀丽线虫*和*黑腹果蝇*和人类ATF4家族蛋白，突出了特异性改变突变。界面位置为蓝色，突变残基为红色。

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