タンパク質ドメイン
最も単純なマルチドメインは、1つのドメインがタンデムに並んだものである。3万残基からなる筋肉を構成する巨大なタンパク質チチンは、120を超えるフィブロネクチンIII及びIgドメインから構成されている。セリンプロテアーゼでは遺伝子重複により2つのβバレルドメインを持つ酵素ができた。配列が広く分岐したため、これらの類似性は低くなっている。2つのβバレルドメインの間の裂け目に活性部位があり、活性に必要な残基は両方のドメイン上に乗っている。セリンプロテアーゼであるキモトリプシンの遺伝子工学によるミュータントは、活性部位を除去してもある程度のプロテアーゼ活性を示した。
CATHドメインデータベースはドメインを約800のファミリーに分類している。そのうち10のファミリーには沢山のタンパク質が登録されていて、スーパーフォールドと呼ばれる。スーパーフォールドは配列相同性のない少なくとも3つ以上の構造が含まれるフォールドと定義されている。最もよく見られるのは、前述したようにα/βバレルのスーパーフォールドである。
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いくつかのモチーフが一体となり、局所的にコンパクトな半独立のユニットを作ったものをドメインと呼ぶ。これに対してポリペプチド鎖全体の三次元的な構造はタンパク質の三次構造と呼ばれる。ドメインはそれぞれがループで繋がった二次構造からなる疎水性の核を持ち、三次構造の基礎的なユニットとなっている。タンパク質のパッキングは一般に外側よりも内側の方が密で、固体の様な核と液体の様な表面になる。実際、核の部分は保存性が高いがループの部分の残基はタンパク質の機能に関わっているにもかかわらず保存性は高くない。タンパク質の三次構造はドメインに含まれる二次構造によって4つのクラスに分類される。
All-αドメインはαヘリックスのみからなる核を持ったドメインで、たいていは小さなフォールドである。
All-βドメインは逆平行βシートの核を持つドメインでストランドの配列には様々なパターンがあるがグリークキー型のものが多い。
α+βドメインはAll-αドメインとAll-βドメインの混合物である。他のクラスと重複するためこのクラスへの分類は難しく、CATHドメインデータベースでは扱われていない。
α/βドメインはβ-α-βモチーフを含む。二次構造は層状か樽状に配列する。
アライメントはドメインの種類を決める重要な道具である。