粗粒化模型蛋白质快速折叠中的构型熵、转变速率与最优相互作用
软凝聚态物质
2022-09-26 v3 生物大分子
摘要
在一定条件下，溶剂化蛋白质的粗粒化模型动力学可用马尔可夫状态模型描述，该模型追踪构型布居的演化。马尔可夫模型中出现的状态间转变速率可通过计算状态的相对熵及其平均首次通过时间来确定。在本文中，我们提出一种自适应方法，用于评估具有不连续势的线性链模型的构型熵和平均首次通过时间。该方法基于大规模并行架构中的事件驱动动力学采样。利用任意相互作用能和任意温度下均可计算转变速率矩阵这一事实，我们展示了如何选择每个状态的能量，以使任意两状态间转变的平均时间最小化。这些方法被用于分析两个蛋白质系统的折叠过程优化：crambin 蛋白，以及一个具有阻挫和错误折叠的模型。结果表明，两个系统的折叠路径均由两个机制组成：首先是局部键的快速建立，随后是更远接触的逐步形成。导致最快速折叠的状态能量鼓励多条路径，并通过提高陷阱状态能量来惩罚经过动力学陷阱的折叠路径，或通过降低通向快速达到天然态的其他状态的自由能垒来建立逃离陷阱状态的路线。
引用
@article{arxiv.2205.05799,
title = {Configurational entropy, transition rates, and optimal interactions for rapid folding in coarse-grained model proteins},
author = {Margarita Colberg and Jeremy Schofield},
journal= {arXiv preprint arXiv:2205.05799},
year = {2022}
}