تنبؤ ثبات طفرات البروتين بناءً على استبدال الأحماض الأمينية المعتمد على البيئة الهيكلية وجداول الميل

تُوصف هنا طريقة لتنبؤ ثبات الطفرات باستخدام معرفة استبدالات الأحماض الأمينية التي تُتحمل داخل عائلات البروتينات المتجانسة ذات الهيكل ثلاثي الأبعاد المعروف. يتم تحويل تنوع الأحماض الأمينية في عائلات البروتينات المتجانسة إلى جداول للميل والاستبدال؛ حيث تقدم هذه الجداول معلومات كمية عن وجود حمض أميني في بيئة هيكلية واحتمالية استبداله بأي حمض أميني آخر. يتم استخدام الجداول لحساب 'درجة فرق الثبات'، التي تُشابه الفرق في الطاقة الحرة بين الطفرة والنوع البري. تم تطوير هذه الطريقة واختبارها باستخدام الهياكل عالية الدقة لليزوزيم T4 و159 طفرة محددة بالموقع. نُظهر أن الاختلافات في درجات الثبات مرتبطة باختلافات الطاقة الحرة الملاحظة تجريبياً واختلافات في درجة انصهار. أظهرت اختبارات عمياء، تستخدم فقط المعلومات الهيكلية المشتقة من هياكل البلورات النوعية الأصلية، على مجموعة مدمجة من 83 طفرات نوكلياز مكورات العنقودية و68 طفرات بارناس، ارتباطًا قدره 0.80 في التغيرات المتوقعة في الثبات مع البيانات الديناميكية الحرارية التجريبية. تم تصنيف حوالي 86% من التنبؤات بشكل صحيح على أنها تسبب عدم الاستقرار أو تثبيت.