蛋白质结构域宇宙的架构

理解蛋白质结构宇宙的设计可为了解蛋白质演化提供洞见。我们研究了蛋白质结构域宇宙的架构,其已被发现具有特殊的无标度性质(Dokholyan et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99: 14132-14136 (2002))。我们考察了蛋白质结构域图(PDUG)这些无标度性质的起源,并确定PDUG不是模块化的,即它不由具有均匀性质的模块组成。相反,我们发现PDUG在所有尺度上自相似。我们通过研究负责PDUG无标度连通性的枢纽节点性质进一步刻画PDUG架构。我们引入PDUG中蛋白质结构域的中介中心性度量,并发现其中介中心性值呈幂律分布。蛋白质宇宙中枢纽的无标度分布表明,一组特定的统计力学模型(如自组织临界模型)可能识别分子演化的主要驱动力。我们还发现一个守门蛋白质结构域,移除它会将最大簇分割为两个大子簇。我们推测,演化过程中此类守门蛋白质结构域的丢失负责新折叠家族的产生。