蛋白质别构与协同进化模式起源的简约进化情景

蛋白质展现出难以用直接选择解释的普遍特性，尤其是别构（通过长程效应被调控的能力）和可进化性（适应新选择压力的能力）。我们提出一种进化情景：蛋白质间接获得这两个特征，作为其为更基本性质——精细判别（有判别地结合非常相似配体的能力）——而被选择的副产物。研究表明，完成此任务通常要求蛋白质经历构象变化。我们论证，物理与进化约束迫使该变化受一组从结合位点延伸出的位点所控制。因此，蛋白质可由于最初作为进化扩展性状出现的长程效应，获得别构调控与进化适应的潜在能力。该情景解释了在多序列比对中观察到的保守与协同进化残基组。然而，我们提出，从此类比对推断出的大多数协同进化与接触残基对具有不同起源，与热稳定性相关。我们给出一个物理模型以阐明该进化情景及其含义。该情景可在蛋白质进化实验中实施，以直接检验其预言。