在分子水平上,一个基因(蛋白质)的改变会导致跟它有潜在相互作用的基因(蛋白质)发生改变,这一现象即为共进化(co-evolution)。共进化现象可体现在多个层面,如在单一基因的内部位点之间(分子内的共进化),在不同的基因之间(分子间的共进化),甚至在基因或蛋白质不同局部结构元件之间。现有的共进化研究主要集中在位点层面,以及基因或蛋白质层面,对于位于二者之间的层面,如蛋白质二级结构元件之间的共进化研究,还比较少。随着系统生物学的发展,在组学水平上研究蛋白质二级结构元件的共进化,对于探索蛋白质之间的共进化和相互作用关系,具有重要意义。本文采用两种蛋白质共进化分析模型,以668个细菌的直系同源家族的蛋白质多序列为基础,首次系统地探索了细菌中的三种蛋白质二级结构类型(α-螺旋、p-折叠、无规则卷曲)之间多种残基物理化学性质的共进化程度。从而推断带电性、疏水性、极性等物理化学性质对细菌中的蛋白质二级结构元件相互作用的影响。通过本文的分析,得到以下具有显著统计学意义的结论：1)对细菌水平的蛋白质二级结构元件的组合类型进行分析,共进化模型计算得到的共进化分值都高于随机模型得到的分值,随机模型得到的共进化分值基本接近于0。这说明细菌中的蛋白质二级结构元件各理化性质的共进化信号并不是随机产生的。2)在细菌蛋白质二级结构元件水平上,不同的残基物理化学性质表现出不同的共进化强度,且具有相互作用的二级结构元件的各理化性质的共进化信号,比没有相互作用元件的理化性质的共进化信号要强很多。这说明在细菌水平的共进化过程中,具有相互作用的蛋白质二级结构元件,有可能由于存在相互作用约束力而产生共进化的现象。细菌在结构上的共进化反映了功能对结构进化的约束。3)在细菌中,具有相互作用的两个蛋白质二级结构元件的体积和带电性的共进化信号,比其它理化性质更明显,其中带电性表现出显著负相关的协同变化特征。