משפחות חלבונים הן קבוצות של חלבונים הומולוגיים; כלומר, יש להם דמיון ברצפי חומצות אמינו ובמבנים תלת-ממדיים. משפחות חלבונים מתרחשות בדרך כלל בגלל שכפול גנים, שבו עותק נוסף של גן מוחדר לגנום של אורגניזם. מוטציות שמשנות את חומצות האמינו אך עדיין מאפשרות לחלבון להיות מסונתז כראוי, יובילו לבני משפחת חלבונים חדשים. אם חלבונים חדשים אלה מכילים חומצות אמינו דומות במקומות מפתח, תחומי החלבון, ואולי המבנה התלת-ממדי הכולל, יכולים להישאר דומים. חלבונים בתוך משפחה יכולים להכיל הומולוגיה של רצף חומצות אמינו של 30% בלבד, אך עדיין לבצע פונקציות קשורות.

משפחות חלבונים

משפחות חלבונים הן קבוצות גדולות יותר של חלבונים שהתפתחו מאב קדמון רחוק יותר. בדרך כלל יש להם הומולוגיה של רצפים נמוכים יותר בהשוואה למשפחת חלבונים, אך עדיין יש להם תכונות מבניות משמעותיות משותפות. כל משפחה-על יכולה להכיל מספר משפחות חלבונים בעלות מבנים ותפקודים קרובים יותר. חלק מהמשפחות הגדולות יותר מחולקות עוד יותר לתת-משפחות. ההבחנה המדויקת האם חלבונים שייכים למשפחת על, משפחה או תת-משפחה יכולה להשתנות בין מערכות סיווג ועדיין משתנה ככל שכמות רצף החלבונים והנתונים המבניים ממשיכה לגדול.

משפחת חלבוני האימונוגלובולינים (IgSF) היא אחת ממשפחות החלבונים הגדולות ביותר; יותר מ-700 בני משפחת העל נמצאים בגנום האנושי. כל בני משפחת העל מכילים תחום אימונוגלובולין אחד או יותר (Ig). תחום זה הוא בעל מבנה תלת ממדי ייחודי המורכב מכריך של שתי יריעות בטא אנטי-מקביליות, ורובן מעורבות בהידבקות תאים או קשירת ליגנדים. IgSF מכיל משפחות רבות, כולל קולטני אנטיגן, מולקולות הידבקות תאים (CAM), חלבונים ציטו-שלד, וכמה קבוצות קולטני פקטור גדילה וציטוקינים. כמה מהמשפחות הגדולות יותר מחולקות עוד יותר לתת-משפחות. ניתן לחלק את משפחת קולטני האנטיגן לתת-משפחות: משפחת הנוגדנים או האימונוגלובולינים ומשפחת קולטני תאי T; ניתן לחלק את ה- CAMs למשפחות החלבונים הקשורות ל- NCAM, ICAM ו- CD2.

מאגרי סיווג

סיווגים של משפחות חלבונים מאפשרים למדענים להבין יחסים פונקציונליים ואבולוציוניים בין חלבונים. ניתן להשתמש במספר משאבים מקוונים כדי לחפש משפחות חלבונים ידועות או לסווג חלבונים שהתגלו לאחרונה. Pfam הוא אחד מכמה מאגרי מידע מקוונים שבהם מדען יכול לחפש חלבונים ידועים ובני משפחותיהם. חוקר יכול גם להזין את רצף חומצות האמינו של חלבון שהתגלה לאחרונה כדי לראות אם הוא עשוי להשתייך למשפחה ידועה של חלבונים עקב דמיון רצפים. זה יכול לספק השערה הניתנת לבדיקה באשר לתפקידו האפשרי של החלבון החדש, שכן לבני משפחה יש לעתים קרובות מבנים ותפקודים דומים.