• 検索結果がありません。

TA 日 LES AND FIGURE LEGENDS

Figure  1‑(8):  A series of smoothed  cenlrjpcLal  profiles of  TIM prOLcln  Is  shown.  The horlzontal flnd  the  vcrLlcal  axes  show 

the residue number and  the  centrlpctal  index F.  respectively. Thc  dcflnltion  of F Is  ln  the  text.  The arrows  lndlc8te  thc  local  mlnlma of centr!PCLal  proflles. Thc local mlnlma of  these  profiles represent the results procured from the  dlsLancc map  mcLhod  1n  Figure  2 Lo within a few resldue  differenccs.  The  candldates refcr Lo  the  condltlons of the extenslon  profl1es of 

the  protein. 

Flgure  l‑(b): 

series of extenslon proflles of 

',

'1M 

proLeln  are shown.  Thc horizonLal and  the  vertlcal  axes  show the  resldue number of 1..11C  proteln and  the  extenslon index E. 

respcctivcly. The defLn1tlon of E ls explained  br1efly 1n the  tcxt. The arrows 1nd1cate the pos1t1on of typical  local  max1ma of  thc  profl1es, whlch are  1n accord wlth  the  )ocal mJnlma of lhe  ccntr1petal  prof11es (a).  The compaclness  of each  local  scgmcnt  1s confirmed  by these  profiles 

Figure  2: 

distance map of chlcken triosephosphatc  lsomcrasc (TIM)  15 demonstrated accordlng to  the  X‑ray 

crystallographlc data  set. 'rh1s  data set  1s recordcd ln  thc 

rookhavenNaUonal Laboratory  data bank.  80th the horlzontal and  the  vertical axes  show  the residuc  nurnbers of protc1n. 

polnt 

(lj)  within  the triangle  shows  thc dlstance  belwccn thc  l‑lh  and  thc j‑th  reslducs.  The pairs which  arc further  than 27 

distant 

from each other  arc shown in  black, thc pairs which are closer  than  8 

are enclosed, and  the  othcrs are left ln whlte.  Each of 

Lhe  solld lLnes on  the map starts rrom a module boundary and  moves  in  both vertlcal  and horlzonLal dircctlons.  Thc arrows 

indlcate the posltlons of introns obscrvcd  Jn  thc  ch1cken  gene  Thc  inLron poslLions are near Lhe  modulc boundarles  to wlthin a 

rcw rcsidue  diffcrcnces.  as  in Lhc  case of hemoglobin (G6.  198t)  TIM proteln  Is composed of aL lcasL 14  modulcs. 'rhe  rlrst 

boundary Is at  the  ll‑th  reslduc.  whlch ldent1rLes  a rc]atively  short module 1.n Lhe N Lerminus.  lIowever.  there  Is  an lntron  at  thls posltlon  ln  the  TIM genes of other spec1es.  Although  nonc of  thc dlstances between the  resldues  1n  the  flr乞h module and Lhosc  1n  the  sixth module  1s  more  than  27 A. some or these dlsLanccs  are more  than  than  25  A.  and  thcsc Lwo modules arc Cound  to  be 

lso1ated  from each other when seen  the dlstance relat10 r1bctwecn  the  residues  1n  thcsc  two modules and  the residucs In  the nlnth  module.  The resldues wlthln each module are closc  Lo  onc anothcr 

1n  three  dlmcnsLonal space, Lndlcatlng  Lhe compacLness of modules  (Go, 1981) 

F1gure 3:  Ccntrlpetal prori]es of porcine AdenylaLe  klnase  are demonstratcd.  The horizontal  and  the  vertlcal axes  show the  rcsldue  number and  Lhe lndex or F.  respectively, 'I'he  arrows  lndlcate  the  ldcntlflcd  module  boundarJes, and  the  two whlte  arrow heads wlth  dashed  lines  lllusLrate  possjblc addltlonal  boundaries.  There are aじ leasL14.  and  possibly, 16  modules 

Fgure 4:  Thc allgnment of tcn  Jsozymes  sequcnccs  ls  reprcsented, ln  whlch either a large  deletion or a large 

lnsertlon cx1sts on residue  numbcr  132 0['  porclne AK.  lIere, AK3

1

AK21l  AKY, AKE, AKl F, AK1C, M 11l  AK1P, AK1B, and AK 111 are  adenylate  klnases  ln:  bovine m1tochondrla malrlx, bov1ne 

mltochondrla lnter‑Incmbranc, ycast  Cyt050], E.  co] 1.  carp musc]c chlcken musc1e, rabblt mU5clc, porclne mU5c1c. bovjne  rcd  ce115. 

and human muscle.  respectively.  lntcresting1y. there are 

dcletlons of more  than  four  rcsidues 8t  the  two posslb1c modulc  boundaries  (102  and  138), suggestjng  that  the5c  Lwo positions  wcre  supposed to havc  becn modu]e  boundarles 

Figure 5:  Thc module organ1zation of porcjne adenylate  kinase  1s  illustrated, 1n  whlch the position  (at  resldue number  132) and  the  slzc of  lhe inserted or deleted 5egment  (26 

resldues)  Is shown 

Figure 6:  Stlck and  ball models of porcine adcnylate klnasc  drawn from  the ONL coordinate dat8 5cl are dcmonstrated  ln stereo  vlcws from dlfferent dlrectlons. Each arrow 1n  (a)  and  (b) 

1ndicales thc  posltlon of a large alteration whlch  Is near  the  top of  the  wa 11  f'ormlng a large cleavage. The 26 reslduc  segmen t.  whlch Is lncludcd only in  the  long Isozymes, covers 8 part of 

th15 cleavage ln AKY  (Schulz, et.al.. 1986) 

Flgure 7:  The phylogenetic trce  of  these adcnylate kinases  ls  shown.  AK3B.  AK2

自.

AKY. AKE.  AKJF. AKIC. AKIR. AKIP. AKIs. and  AKll1  are thc sarnc  as explaincd ln Flgure 4.  The short  typc 

enzymes makc a clustcr on  this trce and are supposed  to  have  dlverged from thc  long isozymes by  gene duplicatlon ln early  stages of thls  proteln evolution. DJvergent  polnt 1 shows  the  gene  duplicatlon and lt

, 

as wcll asもhe other polnts wlth  numbcrs 

(2. 3 and 4), Is a possible djvergcnt point of prokaryotes and  eukaryotes. Thc short type  adenylate klnases are 1n  accord with 

the  species dlvergence, whereas the  long  type  enzymcs havc some 

cornp1exlty 

Figure 8:  The frequency of  Lhc  absolute diffcrcnccs ln  Lhe  common results of the  origlna1 and of  the reflncd mcthods  Is  shown. The horizonta1  axis shows  thc dlfference expressed  in  thc  number of resldues and  Lhe vcrLlcal axls shows the  numbcr of  dlfferences. Thc new resu1Ls reprcsent 89  percent of thc old 

results withjn an error range of ~ 2 resldues  and  thc average  d1fference of thesc  correspondlng 143 boundarles  Is  1.2  residucs  Thls degree of accuracy suggesLs tl1e  sultability of represcnting 

the old results by the refined mcthod 

Flgure  9:  The distrjbutlon of module  slze Js  dcmonstratcd  Thc horizontal and the  vertlcal  axes rcpresent the module Jength  and thc frequency of each  length.  respectively. IIcre.  (a)  Is  thc 

total  dlstributlon of idcntifled modu1es. (b)  Is thc  tota1  dlstributjon  of Jntcrnal modulcs which do not contain N and C 

tcrminaJ.  modulcs. (c)  1s thc d1SlrlbutJon of modules frorn 

cukaryotes. (d)  1s  thc  distribulion of modules from prokaryotes. 

and (e)  Is the distrlbutlon of modules  from v1rus and phage. 

respectivelY. Since  thls lmprovcd method detects addit10na1  module boundarJcs. the  size dJstributJon  of modules Is smal1er 

than  ln  the prevJous study  (Cδand N05aka. 1987).  AIJ of the5c  d15trlbutlon  patterns are simllar to  one anothcr 

Flgure 10:  The relatlon of a proteln modulc ・s average  51 ze  to the protein's tota1  1ength ls 5hown. 'rhe horJzonLal and the  vcrtlcal  axes show the  total pcptlde length and  Lhc  avcragc  module  slze of  Lhe proLcJn.  rcspectJvely. soLh are expressed 1n  number of residues. Although there Js  no slgniflcant correlatlon 

beLween  them, thls docs suggesL  Lhat  modu]es  arc relatlvcly  unlform as  to  thclr  slze  and are 1ndcpcndent of thc protcln's  1cngth.  In  smallcr  proteins of less  than  about  100 rcsldues the  average module slze  varles  from 10  to  22 resJdues. whl1c  ln 

larger protelns the  average module slze  15 w1thln thc  more  narrow  range of from 14 to  18 resldues. Slncc  the results lndlcate  that  sOlne  protelns wlth  ]arger modu]cs

, 

whlch arc marked wJth a clrclc 

Ln Flg.  10, arc cxtremely hellx‑rlch, thc correlatlons  betwecn  the  average module lenglh of protclns and  the  sccondary  structurc  contents ln the  protclns are studlcd  1n  5ectlon  3 

Flgure  11‑1:  l'he slze dlsLrlbutlon of  1056  exons from  2]0  gcnes  Is  shown. The horjzonLal ax15 demonstrate5  the exon lcngth  ln  amlno acjd  numbers.  and  thc vertlca]  axis  shows the  frcquency  of each cxon  lengLh. Only  thc pcptlde codlng exons are compiled

, 

and  the N‑ and C‑termlnal  exons whlch  have  untranslatcd parts arc  not accumulatcd.  Exons whlch  arc  longer  than  600  nucleotJdc 

lcngth arc not shown because such  exons are smal]  jn number and  cx1st d1spersivcly. It  1s worthwhlle  Lo  notlce 

ttlat  the  slzc dLstrlbuLlon of the exons Is  ln accord w1th lhe  slzc  dlstrlbutlon of  thc  modules.  The  5mall  exon part of Lhls 

dJstrlbutlon Is  slml1ar to the dlstr1buL1on of module5 and  Lhe  larger  exon part can be  regarded as the combLnaLLon of  Lhe  5cvcral disLrlbuLions of the connecLed modules 

Flgure  11‑2:  Maln part of Lhe  slze dlstrlbuLlon  of cxons  (a)  and the  modcl  dJstrlbutions  derived from  the  si.zc d1sLrlbuLlon of  modules are shown.  The horlzontaJ  and the vertJcal  axes are  the  same as  in  Flg.11‑1.  IIcrc.  (b)  .15 Lhe bcsL flL  combLnatJon of 

five  distributions of segments wh.ich  arc  convo

l :

utcd  from one to  fJve modules and  (c)  1s the dLstrlbut10n of thc convoluLed 

segments usjng a random numbers of modu]es. 

comparJson  between  (a)  and  (c)  suggests  that modules djd  not randomly accumulate  to  make an exon and  lntrons did  not  randomly delctc.  The most 

cffcctlvc dlstrlbution  ls that  of  threc modules. Thls  number  1s  colnc1de  to the  ratlo obtained from the comparlson  bctwccn  the 

Intron  posltlons and the conflrmed module boundarlcs 

Flgures 12: 1'he correlations between module  boundarlcs and  the secondary  structures of 24 protelns are expressed.  The 

horlzontal and the  vcrtlcal axes show thc  sccondary structure  ratlos of  the proteins and  the corrcsponding secondary structure  ratlos only on  the module  boundarlcs ln the  proteins, rcspcct1vely  rhe  hellx  ratios are shown  in  (a) Lhcβ‑struCtureratJos are  shown  ln  (b).  thc  turn ratios  are shown ln (c). and  the random  col1 ratlos are shown 1n  (d).  LJnes with  slope  1 lndlcate  the  standard sltuatlon whcre  thc module  boundar1es  has  no preferencc 

for  the  secondary struc乞ure

Figures 13: The correlatlons  between  the averagc  slze of one  proteln modules and  the  secondary  structure ratlos of the  proteln 

llsted  in  Table 5 are demonstrated, 'I'he川odule boundarjes of 

these 85 protcJns are Jdentlfled  by  further 1mprovcd method.  Each  of the horizontal axes shows the average modulc slzc of a protejn  and each  of  the  vertlcal  axis  shows the  hellx  ratlo of  the 

protein  (a).  the  βstructure ratlo of  thc proteln  (b), the  turn  ratlo of  the  proteln (c).  and  the  random col1 ratLo of  thc  protcLn  (d)

, 

respectivcly. The average  slzc of one protcln  modules 

corrclates posltlvely to  the hellx ratlo of  thc proteln.  This 

correlation  funcL10n  is  0.56.  whlch  is entircly slgnlCLcant  fOI  al1  85 protel ns.  lIowever.  Lhe avcragc s1ze of onc protcJn modulcs  shows only weak  negaLive correlaLlons to  thc  ratlos of turns and  random c0115 and  shows  no correlatlon Lo  the  raL10 ofβstrand 

Figure  14‑(a):  'rhe  frequency of Lhc  devLaLions  beLween Lhc  125 lnLron  poslLions and  the corrcsponding modulc  boundaries Jn  24 proteins 1s  demonstrated.  The horJzontal axls  shows Lhe  dcvlatlon  between each inLron  and  Lhe nearest module boundary  The vertical  axJs shows the number of deviatlons.  Introns whjch 

lnterrupt  codons after  the  f1rst and  the second  bascs  are p]oLted  together wlLh  Lntrons which intcrrupt codons aftcr thc  thJrd 

bases.  The domlnant devlatlon 1s 1 residue. and the average of  the deviatlons  is  2.8 resldues 

Flgure 14(b): The probablc frcquency of cach devLaLion  Is  Illustrated whcn  125  1ntrons 8rc lnserted  into genes 

Jndcpcndently of module boundarJes. 'rhe horlzontal and the  verLical axcs 8rc  the  same as for Flgure  14‑(a) γo calculate 

thls probabillty from simulatlon. the  slze d!strJbutlon of 

modulcs and  tYPlC81  lntron poslLIons on a gene are employed.  An  X 2‑test of  these f"lequency dJstrlbutlons.  (a) and (b). conflrmcd  Lhe correlation between  lntron poslLions and module  boundarJes 

。 w  z 

関連したドキュメント