蛋白质进化最小力学模型中相关基因的格林函数

蛋白质的功能源于其氨基酸的协同相互作用与重排，这些作用与重排表现出大尺度动力学模式。蛋白质序列中也已揭示出长程关联，这促使人们寻找所观察到的遗传协同性与动力学协同性之间的物理联系。我们在此概述一种简化的蛋白质理论，该理论将序列关联与物理相互作用以及力学功能的涌现联系起来。我们的蛋白质被建模为一个强耦合的氨基酸网络，其相互作用与运动由力学传播子（即格林函数）刻画。该传播子描述了基因如何决定氨基酸的连接性，从而决定力的传递。突变给传播子引入局域扰动，使力场发生散射。当这样一组扰动将蛋白质划分为若干子域时，功能的涌现表现为一种拓扑转变。我们发现，上位性——即基因中突变之间的相互作用——与格林函数的非线性有关，这可解释为对多条散射路径的求和。我们将这一力学框架应用于蛋白质进化模拟，观察到促进集体功能模式的长程上位性。