基于忽略长程相互作用、自由能垒及势面崎岖性的简单扩散模型所得真实蛋白质-蛋白质结合速率

我们基于在天然复合物结合漏斗内部及周围采样构型所获得的自由能曲面上的扩散结合，发展了简单而严格的蛋白质-蛋白质结合动力学模型。在可精确求解的模型问题结果指导下，我们将势场中的扩散问题转化为存在横跨结合漏斗入口的吸收区的自由扩散问题。该自由扩散问题利用近期推导的不对称取向分子结合速率解析表达式求解。尽管需要高度立体特异性且不存在长程吸引相互作用，计算所得速率通常在10^4-10^6 M-1 s-1量级，比采用纯概率模型（将均匀反应性分子自由扩散的结合速率乘以随机碰撞中两分子正确取向的概率）所得速率高数个量级。由于许多蛋白质-蛋白质复合物的结合速率也处于10^5-10^6 M-1 s-1，我们的结果表明，在复合物形成过程中由去溶剂化和/或侧链冻结产生的自由能垒，或结合漏斗内增加的崎岖性（这些在我们的简单扩散模型中完全被忽略）对蛋白质-蛋白质结合动力学无显著贡献。我们的方法直接从蛋白质-蛋白质结合漏斗的尺寸与几何计算结合速率，其清晰的物理解释使之成为布朗动力学模拟的有益补充。