从自然序列多样性推断蛋白质折叠机制

蛋白质序列是进化约束的自然记录，这些约束塑造了它们的功能结构。我们表明，仅使用序列信息就可以超越预测天然结构和全局稳定性，推断球状蛋白质的折叠机制。氨基酸水平的一体和二体进化能量场被映射到折叠的粗粒度描述，其中蛋白质被划分为连续的折叠元件，通常称为折叠子。对于15个不同的蛋白质家族，我们通过模拟折叠子的伊辛链计算了数百种蛋白质的折叠机制，其能量学由氨基酸序列决定。我们表明，蛋白质拓扑结构限制了家族内折叠协同性的变异性。尽管序列多样性很高，但大多数β和α/β结构只表现出少数可能的机制，而α拓扑结构允许家族成员之间出现多种折叠情景。我们表明，突变引起的稳定性和协同性变化可以直接使用基于序列的进化模型计算。