生物物理学：タンパク質安定性の遺伝的構造

100個のアミノ酸（aa）からなるタンパク質を合成する方法（20¹⁰⁰）は、宇宙にある原子の数より多い。そして、実験によって、あるいは計算によって調べることが可能であるのは、そのような広大な配列空間中の非常に小さい割合のみである。深層ニューラルネットワークは高次元配列空間を見て回るのにますます多く使われるようになっている。しかし、これらのモデルは極めて複雑である。今回我々は、10¹⁰より大きな配列空間から実験的にサンプリングすることによって、少なくとも数個のタンパク質の遺伝的構造は非常に単純で、高次元配列空間での正確な遺伝的予測が、完全に解釈可能なエネルギーモデルにより可能であることを示す。これらのモデルは、自由エネルギーと表現型の間の非線形的関係を捉えているが、他は相加的な自由エネルギー変化とペアごとのエネルギー的結合からの小さな寄与から構成されている。これらのエネルギー的結合はスパースで、構造的接触と主鎖の近接性に関連している。我々の結果は、タンパク質遺伝学は実質的にはむしろ単純かつ分かりやすいことを示唆している。

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