这篇文章的标题是“Identification of novel families and classification of the C2 domain superfamily”，由Dapeng Zhang和L. Aravind撰写，隶属于美国National Center for Biotechnology Information (NCBI) 和National Institutes of Health (NIH)。本研究发表于期刊《Gene》469卷，2010年。
C2结构域（C2 domain）是一类广泛存在的蛋白质功能区域，特别是在真核生物中，与脂质结合及膜相互作用相关的活动中扮演重要角色。该领域长久以来的研究主要集中于蛋白激酶C（protein kinase C, PKC-C2）中钙离子依赖型C2结构域，尽管也有其它类型的C2结构域如PI3K-C2和PTEN-C2被鉴定出来，但对整个C2结构域超家族的进化关系及功能多样性的全面了解仍不完善。作者的研究目标是通过系统研究C2超家族，识别新类型C2结构域并完善其进化和功能分类。这一研究关系到真核生物细胞膜系统复杂性的发展及其与细胞骨架和胞内信号传导的相互作用机制。
为了全面分析C2结构域，作者使用多种实验和计算方法进行了一系列重复步骤的系统研究。研究主要分为以下几个步骤：
同源性序列搜寻与序列分析
作者应用PSI-BLAST工具对蛋白质非冗余数据库进行多轮序列比对搜索，设定了普适期望值 (E值) 阈值低于0.01，用于提取C2结构域的潜在同源序列。为了提高准确性，进一步通过BLASTCLUST工具进行相似性分类和筛选减少冗余的序列。多重序列比对则依靠Kalign、MUSCLE和PROMALS软件完成，并手动校正以确保比对的可靠性。
蛋白质远程同源检测与折叠识别分析
使用HHpred进行结构模式识别比对，通过Hidden Markov模型（HMM）寻找已知蛋白数据库中的远程相似序列。此外，Meta Server和Dalilite等结构比对程序帮助探索C2结构域在PDB结构数据库中的远程相似结构，以检测可能存在的新型构造。
结构建模与电性表面计算
采用MODELER程序基于比对模型计算C2家族的三维结构。同样，利用APBS软件评估这些结构的电子表面电势，这一过程帮助鉴定在膜结合中的关键残基区域。
C2家族的功能预测及分析
综合序列、结构和生物信息学分析，作者对新发现的C2家族功能特点和潜在的膜绑定机制进行了逐一研究。
系统发育分析与分类
使用FastTree 2.1程序对七大C2结构域家族进行总结，构建了基于最大似然推断原理的进化关系树。同时分析了各家族在不同真核谱系中的出现频率，合理推测其在早期真核进化以及后期演化中的表现模式。
研究揭示了多项重要发现：
新C2家族的发现
通过系统分析，研究者识别并定义了几个全新的C2结构域家族，包括AIDA-C2、B9-C2、Dock-C2和NT-C2。这些家族展现了超家族的全新功能面貌。例如，AIDA-C2主要出现在细胞骨架相关的适配蛋白中，而NT-C2则与胞吞作用和内质网再循环密切相关。
C2超家族的广泛分布与祖先角色
作者证明，C2结构域家族早在真核生物共同祖先（LECA）中就已经至少具有10个版本，与囊泡运输和小GTPase信号传导机制的发展直接相关。这一点强调了C2结构域在膜系统进化中的早期功能节点。
膜结合机制的多样性
在详细分析膜结合模式时，作者发现C2超家族既包括依赖钙离子的脂质结合机制（如PKC-C2家族），也包括完全独立于钙离子的膜交互机制。膜结合的主要模式涉及两大区域：β片层的凹陷区域与末端突起区域，这些特性在不同家族之间显示出显著的演化发散。
和细胞骨架的锚定功能关联
特别是B9-C2及NT-C2在真核细胞中细胞骨架锚定功能中的核心重要性，这些机制与纤毛、内吞囊泡再循环、及细胞器位移直接相关。
与小GTPase系统的协同进化
Dock-C2的独立扩展与RAC/CDC42等GTP酶的富集协调发展，其中在变形虫类和其它伪足运动生物中这一现象尤为显著。
本研究揭示了C2超家族在早期真核细胞进化过程中的多样化过程并归纳了其进化导向。C2结构域不仅为脂质识别和膜绑定创造了广泛的可能性，也成为胞内信号传导、运输和细胞骨架构造功能的关键元件。其对膜系统复杂性发展的促进作用说明了一个关键科学结论：多样化的膜结合机制与真核生物特有的细胞结构功能高度吻合，这为进一步理解胞内动力和分子骨架系统开辟了新路径。
此研究为结构域研究及细胞生物学领域的基础研究提供了全面的见解，也为靶向C2相关蛋白的新型药物和治疗策略奠定了可能的应用基础。例如，Dock-C2在癌症迁移中可能扮演的角色值得深入探讨，B9-C2对纤毛疾病的研究提供了新思路。