Majoriti protein, yakni kira-kira dua pertiga dalam organisma unisel dan lebih 80% dalam metazoa, ialah protein multidomain.[36] Walau bagaimanapun, kajian lain menyimpulkan bahawa 40% daripada protein prokariot terdiri daripada berbilang domain manakala eukariot mempunyai kira-kira 65% protein berbilang domain.[37]

Banyak domain dalam protein multidomain eukariot boleh didapati sebagai protein bebas dalam prokariot,[38] menunjukkan bahawa domain dalam protein multidomain pernah wujud sebagai protein bebas. Sebagai contoh, vertebrat mempunyai polipeptida berbilang enzim yang mengandungi domain GAR sintetase, AIR sintetase dan GAR transformilase (GAR-AIR-GARt; GAR: glisinamida ribonukleotida sintetase/transferase; AIR: aminoimidazola ribonukleotida sintetase). Dalam serangga, polipeptida muncul sebagai GAR-(AIR)2-GARt, manakala dalam yis, GAR-AIR dikodkan secara berasingan daripada GARt, dan dalam bakteria, setiap domain dikodkan berasingan.[39]

Asal usul

Protein multidomain berkemungkinan muncul daripada tekanan terpilih semasa evolusi untuk mencipta fungsi baharu. Pelbagai protein telah menyimpang daripada nenek moyang yang sama dengan gabungan dan persatuan domain yang berbeza. Unit modular kerap bergerak, dalam dan antara sistem biologi melalui mekanisme penyisihan genetik:

• transposisi unsur mudah alih termasuk pemindahan mendatar (antara spesies);[40]
• penyusunan semula kasar seperti penyongsangan, translokasi, pemadaman dan penduaan;
• rekombinasi homolog;
• gelinciran DNA polimerase semasa replikasi.

Jenis organisasi

Organisasi berbilang domain yang paling mudah dilihat dalam protein ialah domain tunggal yang diulang seiring.[41] Domain mungkin berinteraksi antara satu sama lain (interaksi domain-domain) atau kekal terpencil, seperti manik dalam satu rentetan. Protein otot gergasi, Titin, dengan 30,000 sisa, terdiri daripada kira-kira 120 domain jenis fibronektin-III dan jenis Ig.[42] Dalam serina protease, peristiwa duplikasi gen telah membawa kepada pembentukan dua enzim domain balang β.[43] Ulangan telah menyimpang secara meluas sehingga tidak ada persamaan urutan yang jelas di antara mereka. Tapak aktif terletak di celah antara dua domain balang β, di mana sisa fungsian penting disumbangkan daripada setiap domain. Mutan kejuruteraan genetik serina protease kimotripsin telah ditunjukkan mempunyai beberapa aktiviti proteinase walaupun sisa tapak aktifnya telah dimansuhkan, dan oleh itu, ada pendapat bahawa peristiwa duplikasi meningkatkan aktiviti enzim.[43]

Modul kerap memaparkan hubungan ketersambungan yang berbeza, seperti yang digambarkan oleh kinesin dan pengangkut ABC. Domain motor kinesin boleh berada di kedua-dua hujung rantai polipeptida yang merangkumi kawasan gegelung bergelung dan domain kargo.[44] Pengangkut ABC dibina dengan sehingga empat domain yang terdiri daripada dua modul yang tidak berkaitan, kaset pengikat ATP dan modul membran integral yang disusun dalam pelbagai kombinasi.