原核几丁质酶模块化架构的进化：序列空间图谱揭示的结构域可塑性与功能适应性机制

《Nature Communications》：The modular evolution of chitinases is governed by coevolution of auxiliary and catalytic domains

　　

摘要

多结构域酶的模块化架构是功能多样性的关键来源。GH18类几丁质酶就是典型的例子，它们具有多种辅助结构域，这些辅助结构域被认为支撑着它们作为重要全球营养循环者的角色。然而，目前尚缺乏一个能够解释该蛋白家族中广泛存在的结构域组合方式的进化框架。在此研究中，我们绘制了原核几丁质酶的序列空间图谱，将系统发育学与结构域可互换性的定量分析相结合，以揭示它们的进化历史。我们发现：那些用于环境中的几丁质清除的酶通过高度的模块化可塑性和催化核心结构的精细化而进化；而那些具有特定发育功能的酶则固定其结构域构成，以满足特定谱系的生理需求。通过解析结构域的添加与催化支架的协同进化过程，这项工作为理解多结构域酶如何适应复杂环境提供了理论框架。