从自然序列多样性解析蛋白质折叠机制：进化能量场与折叠单元协同性的拓扑约束

研究人员通过分析蛋白质序列的进化约束，创新性地利用序列信息预测球状蛋白的折叠机制。该研究将氨基酸水平的一/二体进化能量场（one- and two-body evolutionary energy fields）映射到粗粒化折叠模型，提出折叠单元（foldons）的伊辛链（Ising chain）模拟方法，揭示15个蛋白家族中拓扑结构对折叠协同性的限制规律：β和α/β结构机制保守，而α拓扑允许多样性。该成果为突变诱导的稳定性与协同性变化提供计算范式。

　　

蛋白质序列如同进化密码本，记录着塑造其功能结构的自然选择印记。科学家们突破传统结构预测局限，仅凭序列信息便解码出球状蛋白的折叠机制——将氨基酸尺度的一/二体进化能量场（one- and two-body evolutionary energy fields）转化为折叠单元（foldons）的粗粒化模型。通过对15个蛋白家族数百种蛋白质进行折叠单元伊辛链（Ising chain）模拟，发现蛋白质拓扑如同隐形导演：β和α/β结构家族即便序列千差万别，折叠剧本却高度雷同；而α拓扑家族则允许成员上演多样化的折叠剧情。更妙的是，这套序列进化模型可直接计算突变引发的稳定性与协同性波动，为理解蛋白质折叠的进化设计语言开辟新途径。