变构响应连续谱的拓扑表征

蛋白质中的变构调节通常伴随着构象变化，这些变化有助于在远距离配体结合位点之间传递机械信号。通常，这些变形根据特定的原型进行分类，包括各种类型的铰链机制或局限于氨基酸序列的变构通路。然而，许多变构变形难以进行如此严格的归类。在此，我们引入了一种对变构变形的定量拓扑描述，将所有原型机制统一到一个框架中。该拓扑描述与通常与变构变形相关的两个关键结构特征——铰链域和变构通路——相一致，使我们能够量化这些特征各自的重要性。为了展开分析，我们调整了计算机生成的力学网络以执行类变构功能，获得了一个网络集合，该集合建立了一系列可能的变构变形。分析表明，这些网络的变构机制无法用离散的原型来描述——它们落在一个连续谱上。然后，我们将相同的分析应用于一组变构蛋白，得到了类似的结果，表明我们的框架既涵盖了这些蛋白质，也涵盖了设计出的变构网络。我们的结果为变构提供了一幅新图景，不仅展示了如何对其进行定量描述，还揭示了它如何作为一种集体性质涌现。