蛋白质四级结构自组装的可处理基因型 - 表型图谱

生物基因型与表型之间的映射是生物进化研究的核心。在此，我们引入一个丰富、直观且具有生物真实性的基因型 - 表型（GP）图谱，该图谱作为蛋白质复合物等自组装生物结构的模型，同时在计算和分析上具有可处理性。我们的 GP 图谱自然产生于二维晶格上的多联骨牌（polyomino）结构的自组装，并展现出若干特性：$\textit{冗余性}$（基因型数量远超表型）、$\textit{表型偏倚}$（不同表型间的基因型冗余度差异巨大）、$\textit{基因型组分不连通性}$（表型由不连通的突变网络构成）以及$\textit{形状空间覆盖}$（大多数表型可通过少量突变到达）。我们还表明，表型的突变稳健性大致随表型冗余度呈对数缩放，并与表型可进化性呈正相关。尽管我们的 GP 图谱描述的是非连通对象的组装，但它与用于连通单元的其他流行 GP 图谱（如 RNA 二级结构模型或用于蛋白质三级结构的 HP 晶格模型）共享许多特性。这些重要特性从如此不同的模型中同样涌现这一显著事实表明，普遍特征可能 underlying 更广泛的一类具有生物真实性的 GP 图谱。