探索蛋白质折叠机制

当前两种主流理论，即热力学稳定性和动力学稳定性，均未能提供对蛋白质折叠的全面理解。热力学理论具有误导性，因为它假设自由能是蛋白质折叠的唯一主导机制，并将结构从一个特征态到另一个特征态的转变归因于能垒。相反，动力学稳定性概念过度强调了与动力学因素相关的主导机制。本文从介观科学的角度探讨蛋白质结构的稳定性条件，关注最小自由能与其他主导机制之间竞争中的妥协。基于我们对复杂系统的研究，我们提出蛋白质折叠是一个介观尺度、耗散、非线性且非平衡的过程，其主导机制是自由能与环境因素等其他主导机制之间的妥协。因此，蛋白质表现出动态结构，其特征态交替且动态地出现，其中仅有一个状态具有最小自由能。为证实这一概念，我们分析了三次蛋白质折叠/去折叠模拟中的能量和结构变化的时间序列。结果表明，充分考虑由多种机制产生的多种动态特征结构可能是理解蛋白质折叠的关键。