渗透同调分析渗透调节剂的分子聚集及其氢键网络
定量方法
2019-10-23 v1 生物大分子
摘要
两类渗透调节剂,即氧化三甲胺(TMAO)和尿素,在蛋白质折叠过程中表现出截然不同的性质。尽管在揭示这两种渗透调节剂体系的潜在机制方面取得了很大进展,许多问题仍待解决。本文提出使用渗透同调(一种新近发明的拓扑方法),从全局拓扑视角系统研究渗透调节剂的分子聚集及其氢键网络。首次发现,TMAO和尿素表现出两种极为不同的拓扑行为,即广泛网络与局部簇。总体而言,TMAO在高浓度下形成高度一致的大环或圆结构。相比之下,尿素在局部聚集更为紧密。此外,所形成的氢键网络也呈现出可区分的特征。随着浓度增加,TMAO氢键网络的总环结构数变化很大,且大尺寸环结构持续增加。相比之下,尿素氢键网络保持相对稳定,总环数略有减少。此外,持久熵(PE)首次被用于表征聚集与氢键网络的拓扑信息。TMAO和尿素的平均PE均随浓度系统性增加,而在其氢键网络中下降。但二者的PE方差表现出完全不同的行为。最后,发现氢键网络的拓扑特征与离子聚集体系高度一致,表明我们的拓扑不变量能够刻画“结构形成”与“结构破坏”体系的内在特征。
引用
@article{arxiv.1905.11800,
title = {Persistent homology analysis of osmolyte molecular aggregation and their hydrogen-bonding networks},
author = {Kelin Xia and D Vijay Anand and Shikhar Saxena and Yuguang Mu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1905.11800},
year = {2019}
}
备注
19 pages; 9 figures; 1 table