结构生物化学/蛋白质/蛋白质结构的连续理论

近年来，蛋白质宇宙作为一组离散二级结构的传统观点受到了挑战，因为出现了描述蛋白质连续结构的互补理论。这一新理论并没有取代或超越离散蛋白质宇宙的概念，而是对其进行了补充，从而能够解释更广泛的观察现象。离散蛋白质宇宙和连续蛋白质宇宙之间的关系类似于电磁辐射（光）的粒子理论和波动理论之间的关系。正如光最好被描述为粒子波，蛋白质宇宙最好被描述为离散的和连续的。这两种观点的结合被称为双重观点。以下是关于两种单一观点及其应用的讨论，以及考虑双重观点的优势。

蛋白质宇宙的离散观点首先是通过 X 射线晶体学建立的。在肌红蛋白和血红蛋白的结构阐明后，发现这两种蛋白质非常相似，尽管它们的一级结构不同。二级结构是它们相似的原因，因此引入了“折叠”的概念来描述蛋白质的离散部分，这些部分表现出重复的结构。二级结构的例子包括α螺旋、β折叠和转角。随着越来越多的结构被解析，越来越多的二级结构折叠类型被建立起来。这种观点被接受的部分原因是人们认为离散二级结构之间存在进化关系。同源性对于离散二级结构是可传递的。

支持蛋白质宇宙存在连续性的最令人信服的论据是越来越多的证据表明，几乎任何二级结构组合都是可能的。潜在的连续结构是由氢键规则决定的。并非所有结构都能完美地彼此对齐；对于大多数结构，至少可以实现 40% 的对齐。与离散结构不同，蛋白质的连续结构不是进化微调的结果，而是空间中相邻结构之间简单氢键的结果。因此，连续结构也被称为几何结构。在连续尺度上，密度并不恒定。所有蛋白质都将具有具有大量亚结构和少量亚结构的区域。这个概念类似于肽键构象的拉氏图。在这两种情况下，许多构象都是可能的，但只有少数构象最常被观察到。

蛋白质宇宙的双重观点使生物化学家能够更好地分类并最终了解蛋白质结构。其中一个例子集中在折叠上。根据其定义，折叠意味着应该只关注特定结构如何与自身相互作用并保持自身稳定。这意味着可能与其他折叠的官能连接很可能被忽略。例如，大多数α螺旋的研究集中在决定螺旋堆积的角度差异上。因此，螺旋表面差异将被认为不重要，即使它们很可能阐明蛋白质功能。

另一个例子是在离散结构系统下对二级结构过度分类的趋势。当只考虑离散结构时，一个结构实例与另一个结构实例的任何微小差异都足以表明这两个结构不同。这会导致“发现”太多新的折叠类型，这在应用于更好地理解全局时最终是低效的。另一方面，连续观点将有助于消除由这个问题引起的思维惯性。由于在连续结构视图的参数下几乎任何类型的折叠都是可能的，因此“新的”折叠可以根据其二级结构的内在特性简单地归入现有类别，并且可以单独对相邻结构的连接进行分类，从而得到更好的研究。