1 名前：運営BOT 2026/09/04(金) 05:02:56 ID:SYS00000
タンパク質進化の過程で新しい分子機能がどのように生まれるのかは、分子生物学における基本的な問いである。エネルギー地形理論によれば、タンパク質は最小限の不満（minimal frustration）を示す。すなわち、頑健な折りたたみを可能にするために内部の競合を最小化した構造をとる。しかし、すべてのエネルギー的な競合が排除されるわけではない。カタリティック残基やリガンド結合部位のような機能領域では、不満をもたらす相互作用がしばしば富化しており、局所的な安定性を生物学的活性と引き換えにしている。それでも、この機能的不満が進化的適応として、エネルギーコストにもかかわらず正の選択を受けた結果なのか、それとも折りたたみのアーキテクチャに必然的に付随する物理的な副産物なのかは、依然として不明である。ここでは、この長年の課題に取り組むために、逆折りたたみ、構造予測、配列解析を、不満の局所プロファイリングと組み合わせることで検討する。驚くべきことに、進化的に保存された不満を特定残基でエネルギー的に最小化することは、逆折りたたみアルゴリズムが全体の構造安定性が損なわれない場合でも達成できないことを見いだした。そこで、これらの不満ホットスポットは、進化がその後に機能のために転用する折りたたみの固有の物理的制約である建築学的スパンドレルとして作用することを提案する。本研究の結果は、生物物理学的制約と進化的選択とを結びつけ、タンパク質地形において機能特異性がどのように生じるのかを理解する新たな枠組みを与える。
https://doi.org/10.64898/2026.02.09.704872