二元蛋白质-蛋白质结合的 free-energy 分布暗示跨物种互作组差异

大规模酵母双杂交（Y2H）筛选的重大进展，为人类、酵母和细菌等差异极大的物种的二元蛋白质-蛋白质相互作用提供了全局视野。值得注意的是，这些分析揭示所有被研究物种的蛋白质-蛋白质结合度分布均近似无标度（按幂律变化），尽管它们的进化分歧时间相差数十亿年。这一普适幂律仅展现了这些高通量数据所蕴含丰富信息的表面。我们基于结合自由能（决定蛋白质-蛋白质相互作用强度的生化量）建立了蛋白质-蛋白质相互作用网络的详细数学模型。该模型重现了所有可用大规模 Y2H 数据集的度分布，并使我们能够提取自由能分布，即某物种给定一对蛋白质发生结合的可能性。我们发现跨物种互作组存在显著差异，反映了蛋白质-蛋白质相互作用的强度。我们的结果确定了一个全局进化转变：进化程度更高的生物具有更弱的二元蛋白质-蛋白质结合。这一结果与蛋白质去折叠性增加的进化相一致，并对只有特异性蛋白质-蛋白质相互作用才具有生物学功能的信条提出了挑战。