BENDER: A Cross-taxon IDP Simulation Database Reveals Conserved Sequence-Ensemble Laws Across the Tree of Life
该论文介绍了 BENDER，一个包含超过 11,000 条本质无序蛋白质序列的跨分类群模拟数据库，它证明了当前力场在生命之树各处的可靠性，并揭示了超越人类特有进化奇特性、在接触网络中呈现中心节点拓扑结构等规律的保守物理定律，即序列-系综关系。
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生命是由蛋白质构建而成的，这些分子机器在细胞内执行着几乎所有的任务。几十年来，科学家们一直关注那些折叠成紧密、特定形状的蛋白质，就像钥匙契合锁芯一样。然而，蛋白质世界中有很大一部分根本不会折叠。这些被称为本质无序蛋白质（intrinsely disordered proteins），它们保持着柔韧和松散的状态，在细胞中以不断变化的形状云团形式漂浮，而不是稳定在一种僵硬的形态上。由于它们缺乏固定的结构，理解它们的行为一直很困难，而且我们的大部分知识都来自于对人类蛋白质的研究。这留下了一个巨大的认知空白：我们不知道支配这些松散的人类蛋白质的规则是否适用于生命树的其他部分，还是说这只是我们物种特有的奇特现象。
一组研究人员现在通过创建一个名为 BENDER 的庞大新资源，向填补这一空白迈出了重要一步。这是一个包含来自 13 个不同生物类群（从细菌、植物到动物和病毒）的 11,533 种无序蛋白质序列的数据库。为了观察这些蛋白质实际上是如何运动和相互作用的，研究人员使用了一种强大的计算机模拟方法来观察它们随时间展开和重构的过程。他们不仅观察了形状，还绘制了蛋白质的不同部分如何相互接触，从而创建了一个揭示蛋白质整体行为的连接网络。他们还检查了计算机模型与现实世界结构数据的匹配程度，以确保模拟的准确性。
结果表明，支配这些松散蛋白质的物理定律在整个生命树上是极其一致的。计算机模型在处理远离人类的生物体时，表现得与处理人类蛋白质时一样出色，这表明无序的规则是普遍存在的，而非某一特定进化分支所特有。当研究人员将他们的发现与另一套计算机规则进行比较时，他们发现没有隐藏的偏差会扭曲结果。此外，他们还发现，利用这种多样化的生命形式来训练预测工具，可以提高它们预测从未见过的蛋白质（包括来自病毒的蛋白质）行为的能力。
或许最令人震惊的发现涉及这些蛋白质云的内部结构。研究人员发现，在他们研究的所有生物组中，蛋白质网络中最具连接性的部分往往会与其他高度连接的部分相连。这种特定的模式——即“枢纽连接枢纽”——似乎是无序蛋白质构建方式的一个保守特征。这表明这种连接组织方式是分子本身的一种基本物理属性，是由物理定律而非进化的随机偶然所塑造的。通过展示这些模式从病毒到人类都保持一致，这项研究证实了无序的物理学是所有生物共同使用的通用语言。
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