Les tendances statistiques de l'évolution des protéines : une leçon de la base de données AlphaFold

Le développement récent de l'intelligence artificielle nous fournit de nouveaux outils puissants pour étudier la relation mystérieuse entre l'évolution des organismes et l'évolution des protéines. Dans ce travail, basé sur la base de données AlphaFold des structures protéiques (AlphaFold DB), nous effectuons des analyses comparatives des protéines de différents organismes. Les statistiques des structures prédites par AlphaFold montrent que, pour les organismes de complexité plus élevée, leurs protéines constitutives auront des rayons de giration plus grands, des fractions de coïl plus élevées et des vibrations plus lentes, statistiquement. En menant des analyses des modes normaux et des analyses d'échelonnement, nous démontrons que la complexité organique plus élevée est corrélée à des dimensions fractales plus faibles tant dans la structure que dans la dynamique des protéines constitutives, ce qui suggère qu'une spécialisation fonctionnelle plus élevée est associée à une complexité organique plus élevée. Nous découvrons également la topologie et les bases séquentielles de ces corrélations. À mesure que la complexité organique augmente, les réseaux de contacts des résidus des protéines constitutives seront plus assortis, et ces protéines auront un degré plus élevé de ségrégation hydrophile-hydrophobe dans les séquences. En outre, en comparant la proximité structurelle statistique à travers les protéomes avec l'arbre phylogénétique des protéines homologues, nous montrons que la proximité structurelle statistique à travers les protéomes peut refléter indirectement la proximité phylogénétique, indiquant une tendance statistique de l'évolution des protéines parallèlement à l'évolution des organismes. Cette étude fournit de nouvelles perspectives sur la façon dont la diversité des fonctionnalités des protéines augmente et comment la dimensionnalité de la variété des dynamiques protéiques diminue au cours de l'évolution, contribuant à la compréhension de l'origine et de l'évolution de la vie.