Pert-Arnt-Sim结构域的起源和功能多样化细胞内传感器

信号转导和感知调节生物活动以适应不断变化的环境。Pert-Arnt-Sim结构域是细菌、真核生物和古细菌中不同受体中常见的传感器。然而，它们的功能多样性程度及其在生命树中的分布仍有待表征。

在ScienceAdvances的一份新报告中，XingJiaweiXing和美国俄亥俄州立大学的生物学和转化数据科学家团队利用序列保守性和结构信息，为近300万个Pert-Arnt-Sim提出了特定和潜在的功能。域(缩写为PAS域)。这项工作表明这些结构域起源于细菌及其向古细菌和真核生物的水平转移。人类和细菌之间的密切关系为推动药物设计提供了独特的机会。

传感器域对生物途径的影响

信号转导途径是所有活细胞中检测营养物质、激素、氧气和氧化还原电位以调节各种细胞功能的中心途径。这些信号可以通过使用专用的传感器域被受体蛋白识别。PAS结构域存在于转录因子、蛋白激酶以及调节信使周转和化学感受器的酶中。尽管传感器域通常位于胞质外，但这些域主要位于胞质内。此外，人类转录因子中存在的PAS结构域是癌症治疗的关键药物靶点。

在这项工作中，Xing等人。对细菌、古细菌和真核生物的PAS结构域进行了广泛的比较基因组分析。研究小组展示了细菌中PAS结构域的起源以及它们的感觉功能如何通过不同的途径进化。真核生物通过各种独立的基因转移事件从细菌获得了PAS结构域。

人类PAS结构域与细菌中的PAS结构域的相似性表明这些蛋白质的功能是作为确定相对于人类对应物的信号特异性的有用模型。这些成果为探索PAS领域的功能研究和药物开发铺平了道路，同时作为研究具有多样化和多功能功能的蛋白质家族的框架。

PAS域在生命树上的分布

自从最初发现PAS超家族以来，这些结构域的分布仍有待在生命树中系统地研究。Xing及其同事在整套参考蛋白质组中搜索了这些结构域，以确定该结构域存在于66%的古细菌、93%的细菌和93%的真核蛋白质组中。这些结构域广泛存在于细菌门中，但在古细菌中分布不均匀，在真核生物中广泛分布。

科学家们从InterPro数据库中收集了所有含有PAS的蛋白质，并确定了它们的结构域组成。虽然组氨酸激酶是细菌和古细菌中最常见的PAS蛋白，但转录因子在真核生物中更容易获得。古细菌和细菌基因组平均比真核基因组编码更多的蛋白质和结构域。

PAS结构域现有的分类并不能反映其生物学功能

目前的pfam蛋白质家族数据库将PAS结

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