序列信息在分子装配最小模型中的作用

序列导向的装配过程——例如蛋白质折叠——允许仅凭少量基本构件就能以高精度组装出大量结构。我们旨在通过研究温度为 1 的抽象砖块装配模型 (aTAM) 的变体来探索序列信息如何高效地用于引导装配。我们询问的是，对于每个变体，是否存在一组有限的砖块类型，能够确定性地组装任何由给定装配模型可产生的形状；我们将此类砖块类型集合称为“通用装配套件”。我们的第一个模型，我们称为“带螺旋的 aTAM”，通过强制砖块被添加到紧跟其前一砖块的相邻格子位置，并使用预定序列表达砖块类型来生成主链辅助装配。我们证明了带螺旋的 aTAM 存在通用装配套件，并表明即使在对装配规则施加严格限制后，该集合的存在性仍然得以维持。我们将这些结果与我们称为“序列化 aTAM”的较不受约束模型进行比较，该模型也使用预定序列表达砖块，但不限制砖块邻接前导砖块。我们证明，该模型在严格情况下不存在通用装配套件。鉴于砖块长度为 N 的序列数目对于足够大的——但有限——砖块集合可产生的大小为 N 的形状的数目和最坏情况 Kolmogorov 复杂度而言，缺乏此类套件的事实令人惊讶。我们的结果表明，物理机制，特别是几何约束，在促进分子程序信息用于结构装配方面至关重要。