高适应度路径可连接序列重叠度低的蛋白质
生物大分子
2024-11-15 v1 种群与进化
摘要
蛋白质的结构和功能由其氨基酸序列决定。虽然随机突变改变蛋白质序列，但进化力量塑造其结构折叠和生物活性。研究表明，中性网络可通过保持存活的单残基突变连接序列空间的局部区域。然而，蛋白质形态空间的大尺度连通性仍知之甚少。人工智能的最新进展使我们能够计算预测蛋白质结构并量化其功能合理性。在此我们基于这些工具开发了一种算法，用于生成远亲现存蛋白质对之间的可行路径。这些路径中的中间序列在后续步骤中仅相差单残基变化——替换、插入和缺失均为允许的移动。它们的适应度使用蛋白质语言模型ESM2评估，并在遍历约束下保持尽可能高。我们记录了在渐进分歧蛋白质对之间生成路径的定性变化，其中一些甚至不获得相同的结构折叠。两个序列之间插值的容易程度可作为它们同源可能性的代理指标。
引用
@article{arxiv.2411.09054,
title = {High fitness paths can connect proteins with low sequence overlap},
author = {Pranav Kantroo and Günter P. Wagner and Benjamin B. Machta},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.09054},
year = {2024}
}