結構生物化學/蛋白質/蛋白質結構的連續理論

近年來，蛋白質宇宙作為一組離散二級結構的傳統觀點受到了挑戰，因為出現了描述蛋白質連續結構的互補理論。這一新理論並沒有取代或超越離散蛋白質宇宙的概念，而是對其進行了補充，從而能夠解釋更廣泛的觀察現象。離散蛋白質宇宙和連續蛋白質宇宙之間的關係類似於電磁輻射（光）的粒子理論和波動理論之間的關係。正如光最好被描述為粒子波，蛋白質宇宙最好被描述為離散的和連續的。這兩種觀點的結合被稱為雙重觀點。以下是關於兩種單一觀點及其應用的討論，以及考慮雙重觀點的優勢。

蛋白質宇宙的離散觀點首先是透過 X 射線晶體學建立的。在肌紅蛋白和血紅蛋白的結構闡明後，發現這兩種蛋白質非常相似，儘管它們的一級結構不同。二級結構是它們相似的原因，因此引入了“摺疊”的概念來描述蛋白質的離散部分，這些部分表現出重複的結構。二級結構的例子包括α螺旋、β摺疊和轉角。隨著越來越多的結構被解析，越來越多的二級結構摺疊型別被建立起來。這種觀點被接受的部分原因是人們認為離散二級結構之間存在進化關係。同源性對於離散二級結構是可傳遞的。

支援蛋白質宇宙存在連續性的最令人信服的論據是越來越多的證據表明，幾乎任何二級結構組合都是可能的。潛在的連續結構是由氫鍵規則決定的。並非所有結構都能完美地彼此對齊；對於大多數結構，至少可以實現 40% 的對齊。與離散結構不同，蛋白質的連續結構不是進化微調的結果，而是空間中相鄰結構之間簡單氫鍵的結果。因此，連續結構也被稱為幾何結構。在連續尺度上，密度並不恆定。所有蛋白質都將具有具有大量亞結構和少量亞結構的區域。這個概念類似於肽鍵構象的拉氏圖。在這兩種情況下，許多構象都是可能的，但只有少數構象最常被觀察到。

蛋白質宇宙的雙重觀點使生物化學家能夠更好地分類並最終了解蛋白質結構。其中一個例子集中在摺疊上。根據其定義，摺疊意味著應該只關注特定結構如何與自身相互作用並保持自身穩定。這意味著可能與其他摺疊的官能連線很可能被忽略。例如，大多數α螺旋的研究集中在決定螺旋堆積的角度差異上。因此，螺旋表面差異將被認為不重要，即使它們很可能闡明蛋白質功能。

另一個例子是在離散結構系統下對二級結構過度分類的趨勢。當只考慮離散結構時，一個結構例項與另一個結構例項的任何微小差異都足以表明這兩個結構不同。這會導致“發現”太多新的摺疊型別，這在應用於更好地理解全域性時最終是低效的。另一方面，連續觀點將有助於消除由這個問題引起的思維慣性。由於在連續結構檢視的引數下幾乎任何型別的摺疊都是可能的，因此“新的”摺疊可以根據其二級結構的內在特性簡單地歸入現有類別，並且可以單獨對相鄰結構的連線進行分類，從而得到更好的研究。