量化蛋白质中主要信号传输模式的效率

在微观层面，生物信号传输依赖于变构蛋白中涉及传感器和效应器模块的协调结构变化。尽管关于信号蛋白的结构信息非常丰富，但蛋白质中信号传输的时间尺度和微观细节往往不明确。基于线性响应理论，我们开发了一个理论框架，用于定义通过蛋白质以及更普遍的粘弹性介质的频率相关力与位移传递函数。传递函数量化了在一个位点施加的局部时间依赖性扰动（无论是形变、力还是两者的组合）在第二个位点留存的比例。它们是根据模拟或实验观测中的平衡涨落来定义的。我们将该框架应用于来自细菌信号系统的蓝光调节组氨酸激酶的平行同源二聚体卷曲螺旋 (CC) 基序的全原子分子动力学模拟数据，该系统已在实验中得到广泛研究，该基序连接了传感器和效应器模块。我们的分析揭示，通过 CC 的信号传输可以通过位移、展平和扭转形变模式实现。基于突变实验的结果，我们推断与组氨酸激酶蛋白生物学功能最相关的模式是展平形变。