晶格蛋白的HP序列设计——对金刚石晶格和正方形晶格的精确枚举研究

我们提出了一种精确枚举算法，用于识别给定接触能方案集的天然构型——一种最大紧凑的自回避行走构型，同时也是最小能量构型；该过程隐含地依赖于序列。特别地，我们展示了金刚石晶格上的25步天然构型由两个片状结构组成，并且对于所有接触能方案 ${(-1,0,0);(-7,-3,0); (-7,-3,-1); (-7,-3,1)}$ 都是相同的；在正方形晶格上，24步天然构型也与所考虑的能量方案无关。然而，金刚石晶格行走的设计序列依赖于所使用的能量方案，而正方形晶格行走的设计序列则不依赖。我们利用精确态密度计算了这些设计序列在四种能量方案下的温度依赖比热。这些数据表明，能量方案 $(-7,-3,-1)$ 对于金刚石晶格和正方形晶格都优于其他三种方案，因为相关序列会产生一个尖锐的低温峰。我们还展示了金刚石晶格上较短行走（23步、21步和17步）的数据，以表明该算法通过适当处理基态简并，有助于识别唯一的最小能量构型。有趣的是，所有这些较短的目标构型也显示出片状二级结构。