蛋白质残基网络上局部搜索路径与全局搜索路径的比较：别构通讯

尽管蛋白质已被认为是小世界网络，且其聚类与短路径的小世界网络特性已在计算上用于产生生物学相关信息，但它们尚未被真正作为此类网络——即按照 Milgram 工作的原意作为可导航小世界网络——进行探索。本研究试图通过探索蛋白质网络表示上的局部搜索来填补这一空白，并探究蛋白质中可导航性的来源。此前，我们确认蛋白质是可导航小世界网络，并观察到局部搜索路径展现出与全局搜索路径不同的特征。在本文中，我们研究了在 III 型受体酪氨酸激酶 (KIT) 上路径特征差异的生物学相关性。有利于局部搜索路径作为蛋白质内通信通路的一个主要差异是：与全局搜索路径相比，它们遍历长程边的倾向更弱。长程边往往较不稳定，且其包含往往会降低一条路径的通信倾向。蛋白质可导航性的来源被追溯至由短程边提供的聚类。蛋白质的大部分短程边位于那些被认为对蛋白质内长程能量传输与别构通讯调制重要的结构中。因此，预期这些结构通过随机重连被破坏会导致蛋白质内通信的中断。局部搜索视角引导我们得出这一预期结论，而全局搜索视角则没有。这些发现开启了编译一份作为蛋白质内通路特征的路径属性列表的工作，并可能为演进与调控可导航（小世界）网络提供新途径。