利用源自量子力学的酰胺质子化学位移进行蛋白质结构验证与精修

我们提出了 ProCS 方法，用于快速准确地预测蛋白质骨架酰胺质子化学位移，这是决定蛋白质结构的关键氢键几何构型的敏感探针。ProCS 针对量子力学 (QM) 计算进行了参数化，并以 0.25 ppm 的均方根偏差 (RMSD) 和相关系数 $r = 0.94$ 复现了针对小蛋白质获得的高水平 QM 结果。ProCS 与 PHAISTOS 蛋白质模拟程序接口，用于推断反映实验测量酰胺质子化学位移值的统计蛋白质系综。此类基于化学位移的结构精修，从蛋白质 G、泛素和 SMN Tudor 结构域的高分辨率 X 射线结构出发，得出的平均化学位移、氢键几何构型和跨氢键 ($h^3J_{NC'}$) 自旋 - 自旋耦合常数与实验结果高度一致。我们表明，要达到这种一致性，需要基于 QM 的酰胺质子化学位移预测所具备的结构敏感性。因此，ProCS 方法提供了一种强大的新工具，可高精度地精修氢键网络结构，具有许多潜在应用，如配体结合中的蛋白质柔性研究。