A szupercsalád vagy fehérje-szupercsalád a legnagyobb csoportosító ( clade ) a fehérje , amely esetében lehetséges, hogy azonosítani egy közös ős által homológia . Erre a közös ősre általában a strukturális összehangolás (en) és a mechanikai hasonlóság következtet, még akkor is, ha a szekvenciák között nem mutatható ki hasonlóság . A szupercsaládok általában több olyan fehérjecsaládot tartalmaznak, amelyek szekvenciájuk hasonlóságú ezen családokon belül. A klán kifejezést gyakran használják peptidáz szupercsaládokhoz , MEROPS osztályozásuk szerint .
Számos módszer lehetővé teszi a fehérjék szupercsaládjainak azonosítását.
Történelmileg a több aminosavszekvencia közötti hasonlóság megfigyelése volt a leggyakoribb módszer a fehérjék közötti homológia létezésének megállapítására . A szekvencia hasonlóságot a fehérje rokonságának jó mutatójának tekintik, mivel ezek a hasonlóságok inkább a gének megkettőzésének következményei, amelyet divergencia evolúció követ, és nem konvergens evolúció eredménye . Az aminosav-szekvencia általában jobban konzervált, mint a gének DNS-szekvenciája a genetikai kód degenerációja miatt , így érzékenyebb detektálási módszer. Az aminosav helyettesítése más hasonló tulajdonságokkal (különösen méret, elektromos töltés, hidrofil vagy hidrofób jelleg) általában nincs hatással egy fehérje funkciójára, így a legjobban konzervált szekvenciák megfelelnek azoknak a régióknak, amelyek funkcionálisan kritikusak egy fehérje, például egy enzim kötőhelyei és aktív helye , mivel ezek a régiók kevésbé tolerálják a szekvenciaváltozásokat.
Az evolúciós homológia levezetésére azonban a szekvenciális hasonlóságnak számos korlátja van. Nincs minimális hasonlósági szint a szekvenciák között, amelyek garantálják, hogy az előállított struktúrák azonosak lesznek. Hosszú evolúciós időszakok után a rokon fehérjék már nem mutathatnak kimutatható szekvenciális hasonlóságot egymással. A sok inszercióval és törléssel rendelkező szekvenciákat szintén nehéz összehangolni, ami megnehezíti a megfelelő homológ régiók azonosítását. Így a PA (en) klán a peptidázok , sem a maradékok konzervatívak a szupercsalád, még azok sem a katalitikus triád . Ezzel a családokat alkotó szuper családok meghatározása alapján a szekvencia illesztés , mint ahogy az a C04 család a PA klán.
Mindazonáltal a szekvenciális hasonlóság továbbra is a legszélesebb körben alkalmazott módszer a fehérjék közötti kapcsolatok meghatározására, mivel az ismert szekvenciák száma sokkal nagyobb, mint az ismert tercier struktúrák száma . Különösen lehetővé teszi a szupercsaládok körvonalainak meghatározását strukturális információk hiányában.
A struktúrák sokkal konzerváltabbak, mint a szekvenciák az evolúció során, így a rendkívül hasonló szerkezetű fehérjéknek teljesen különböző szekvenciáik lehetnek . Hosszú evolúciós idő után nagyon kevés maradvány marad meg, míg a másodlagos szerkezeti elemek és a harmadlagos szerkezeti motívumok továbbra is erősen konzerváltak. Konformációs változások is konzerválhatók, amint azt a szerpin szupercsaládban megfigyelték . Következésképpen a harmadlagos szerkezet lehetővé teszi a fehérjék közötti homológia kimutatását akkor is, ha már nincs strukturális homológia közöttük.
A strukturális összehangolás (in) algoritmusai közül, például a DALI, összehasonlítja a fehérjék háromdimenziós szerkezetét egy adott fehérjével a hasonló redők azonosításához .
Ritka esetekben azonban előfordul, hogy a fehérjék úgy fejlődnek, hogy már nem mutatnak sem szekvenciális, sem strukturális hasonlóságot, és homológiájukra csak más módszerekkel lehet következtetni.
A reakció mechanizmusa a enzimes katalízis általában konzervált belül szupercsalád bár a specificitás felé szubsztrátok jelentősen változhat. A maradék katalizátor általában ugyanabban a sorrendben fordul elő a fehérje szekvenciájában . Így a peptidázok a PA klán (en) mind ugyanazt katalitikus mechanizmus ellenére eltérő alakulása, amely módosította még a maradéka a katalitikus triád . A mechanikai hasonlóság megléte azonban nem elegendő a fehérjék közötti rokoni kapcsolat megállapításához, amennyiben bizonyos katalitikus mechanizmusok létrejöhetnek egy konvergens evolúcióból, amely egymástól függetlenül, különböző időpontokban ment végbe; az ilyen enzimek ebben az esetben különálló szupercsaládokba vannak rendezve.
A fehérjék szupercsaládjai jelentik a jelenlegi ősökre való visszavezetés képességének jelenlegi korlátait. Ezek a fehérjék legszélesebb csoportjai, amelyeket jelenleg közvetlen hasonlóságok alapján lehet megállapítani. Ezért lehetővé teszik az evolúció legrégebbi szakaszaihoz való visszatérést, amelyeket lehetséges tanulmányozni. Ezek egy része az összes élő királyságban jelen van , jelezve, hogy legalább az utolsó egyetemes közös ősre ( LUCA ) nyúlnak vissza .
Ugyanannak a szupercsaládnak a fehérjéi különböző fajokban találhatók meg , ezeknek a fehérjéknek az ősi formája ebben az esetben az ősfajoké, amelyek mindezen fajoknál közösek: ebben az esetben az ' ortológia kapcsolatáról van szó ; fordítva , ugyanazon a szervezeten belül találhatók meg, és ebben az esetben egyetlen fehérjéből származnak, amelynek génje a genomon belüli duplikációval fejlődött ki : ebben az esetben a paralógia kapcsolatáról van szó .
A legtöbb fehérje több domént tartalmaz . Az eukarióta fehérjék körülbelül 66-80% -ának több doménje van, míg a prokarióta proteinek körülbelül 40-60% -ának több doménje van. Az idő múlásával sok fehérje-domén szupercsalád keveredik, ezért nagyon ritkán találunk olyan szupercsaládokat, amelyek még mindig elszigeteltek. A természetben megfigyelt domének kombinációinak száma azonban továbbra is alacsony a lehetséges kombinációk számához képest, ami arra utal, hogy a szelekció minden kombinációra hat.