真实粗粒化蛋白质模型中的离散呼吸子

我们报告了具有物理力场和氨基酸序列的非晶格蛋白质模型的分子动力学模拟结果。我们表明，非线性起源的局域模式（离散呼吸子）自然地作为高频简正模式子集的延续而出现，这些模式位于由天然折叠决定的特定位点。在我们考虑的小型β-桶结构的情况下，局域化发生在连接链段的转角处。在高能量下，离散呼吸子通过将能量集中在少数位点上来稳定结构，而它们的坍缩标志着蛋白质大幅波动的开始。此外，我们展示了呼吸子如何即使在远处位置受到扰动后，也能作为能量积累中心发展，从而介导高效且不可逆的能量转移。值得注意的是，由于角势的存在，呼吸子会诱导天然折叠的局部静态畸变。总之，这两种非线性效应的结合可能为远程控制蛋白质中的局部构象变化提供一种现成的手段。