球状蛋白质中恒定 m 值、变性态塌缩及残基依赖转变中点的分子起源
生物大分子
2009-04-20 v1 软凝聚态物质
摘要
实验表明，对于许多双态折叠蛋白，天然态的自由能 DG_ND([C]) 随变性剂浓度 [C] 的变化呈线性关系。斜率 m = d DG_ND([C])/d[C] 近乎恒定。m 值与天然态 (N) 和变性态 (D) 之间的表面积差异相关，该差异应是 D 态与 N 态回转半径平方差 DR_g^2 的函数。单分子实验表明，随着 [C] 降低，变性态经历一个平衡塌缩转变，这意味着 m 也应是 [C] 依赖的。我们利用蛋白质 L 的粗粒化表示进行分子模拟，并结合分子转移模型（该模型可精确计算作为变性剂浓度函数的平衡折叠），解决了恒定 m 值与 Rg 的 [C] 依赖变化之间的矛盾。我们发现，在很大范围的变性剂浓度（> 3 M）内，m 值是恒定的，而在强复性条件（< 3 M）下，它依赖于 [C]。当 [C] > 3 M 时 m 值恒定，因为对 m 贡献最大的主链基团的表面积随 [C] 的变化在变性态中相对较窄。当 [C] < 3 M 时，主链的埋藏导致表面积发生显著变化，从而引起变性态塌缩。尽管整体折叠可描述为全或无转变，但单个残基的转变中点变化显著。随着 [C] 降低，由有利的残基-溶剂相互作用的丧失以及随之而来的肽内相互作用强度的增加驱动了塌缩。这些相互作用在蛋白质 L 的天然结构中非均匀分布。
引用
@article{arxiv.0904.2500,
title = {Molecular origin of constant m-values, denatured state collapse, and residue-dependent transition midpoints in globular proteins},
author = {Edward P. O'Brien and Bernard R. Brooks and Dave Thirumalai},
journal= {arXiv preprint arXiv:0904.2500},
year = {2009}
}
备注
41 pages, 10 figures