蛋白质复合物中次级壳层热点区域的功能机制与进化意义研究

《Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics》：Understanding the Roles of Secondary Shell Hotspots in Protein–Protein Complexes

本研究针对蛋白质-蛋白质相互作用中热点残基的识别难题，创新性提出"次级壳层热点"概念。通过分析Docking Benchmark 5.5的94组复合物数据，发现该类热点具有更高进化保守性、独特Chou-Fasman倾向性和相互作用模式，证实其通过构建关键相互作用网络稳定复合物结构，并发挥变构传导功能，为蛋白质相互作用机制研究提供新视角。

　　

在蛋白质相互作用研究中，热点残基（hotspots）作为界面关键位点对复合物稳定性起着决定性作用。目前识别方法主要基于两种策略：距离判定法（直接检测与配体蛋白形成相互作用的残基）和可及性表面积法（ASA，通过比较孤立状态与结合状态的溶剂暴露面积变化）。

本研究的创新点在于提出了"次级壳层热点"（secondary shell hotspots）新概念——这类特殊热点只能通过距离法识别，其特点是在蛋白质结合态与孤立态均保持埋藏状态，却能直接参与伴侣蛋白的相互作用。通过对Docking Benchmark 5.5数据库收录的94组蛋白质复合物进行系统分析，发现次级壳层热点具有更显著的进化保守特征，其Chou-Fasman构象参数与相互作用模式也呈现独特性。

典型案例研究进一步揭示：次级壳层热点构建的相互作用网络对维持复合物稳定性与生物活性具有关键作用。这些热点作为潜在的变构信号传导枢纽（allosteric propagators），在界面区域与非界面区域之间建立重要桥梁。计算机模拟突变实验表明，将其突变为其他氨基酸类型会引起结构显著失稳。这项研究深刻阐明了次级壳层热点在蛋白质复合物中的独特价值与生物学意义。