先取向，后破坏：一项多尺度分子动力学研究
材料科学
2022-09-16 v1 计算物理
摘要
超快 X 射线自由电子激光的出现，使得在气相中以原子分辨率对单分子成像成为可能。该成像技术的主要缺点是被 X 射线束照射的样品取向未知，使得三维重建并非易事。在 X 射线照射前对分子进行诱导取向可大有裨益，因为它在显著提升重建结构质量的同时，大幅减少了所需收集的衍射图样数量。我们在此提出利用时变外电场实现蛋白质取向的可能性。我们对 Trp-cage 蛋白进行了 ab initio（第一性原理）模拟，以定性估计破坏蛋白质键所需的场强，得到破坏点值为 45 V/nm。此外，我们采用经典分子动力学方法，模拟了将 ubiquitin（泛素）蛋白暴露于不同时间依赖电场下的取向过程。在所有样品达到取向的时刻（我们称之为“先取向，后破坏”），其蛋白质结构均得以保持。而且，我们发现，在十纳秒电场暴露内诱导取向所需的最小场强约为 0.5 V/nm。我们的结果有助于解释蛋白质的电场取向过程，并可为蛋白质取向仪器的设计提供支持。
引用
@article{arxiv.2102.03145,
title = {Orientation before destruction. A multiscale molecular dynamics study},
author = {Anna Sinelnikova and Thomas Mandl and Harald Agélli and Oscar Grånäs and Erik G. Marklund and Carl Caleman and Emiliano De Santis},
journal= {arXiv preprint arXiv:2102.03145},
year = {2022}
}
备注
19 pages, 14 figures, 3 tables