基于初等函数的折叠蛋白质定量分类初探

比较分类方案为理解蛋白质的多种方法（包括预测其结构与生物功能之间的关系）提供了良好基础。但将一种从有序二级结构出发描述蛋白质、且常需直接人工参与的分类方案，与一种基于原子层面的物理学方法（其中蛋白质本质上不过是相互作用的碳、氢、氧、氮原子的集合）结合起来，仍然是一个挑战。为了桥接这两种互补的蛋白质研究方法，需要引入概念上的新颖工具。在此，我们解释了如何用单个显式初等函数来解析描述整个折叠蛋白质的几何形状，该函数在非线性物理系统中被称为扭结孤子。我们的方法能够将层次结构信息转化为定量形式，从而可以用少量全局参数来表征折叠蛋白质，这些参数原则上可从原子层面计算得出。作为示例，我们详细描述了肌红蛋白1M6C的天然折叠如何以极高的原子层面精度从扭结孤子的组合中涌现出来。我们还验证了我们的方法能够以相同的总体精度描述更长的环以及连接$\alpha$-螺旋与$\beta$-链的环。