转变温度附近水溶液中 Chignolin 的弛豫模式分析与马尔可夫状态弛豫模式分析

从蛋白质模拟中提取反应坐标或序参量，以研究局域最小能量态及其之间的转变，是很重要的。获取此类数据最常用的方法是主成分分析，它提取平均结构周围大构象涨落的模态。我们最近将弛豫模式分析应用于蛋白质体系，该方法从模拟中近似估计慢弛豫模态和时间，并能够研究蛋白质结构涨落背后的动力学性质。在本研究中，我们应用该弛豫模式分析来提取发生大构象变化(如蛋白质折叠/去折叠中常见)体系的反应坐标。我们对 chignolin 蛋白在其折叠转变温度附近进行了 750 ns 的模拟，观察到最稳定态、错误折叠态、中间态和未折叠态之间的许多转变。随后我们对体系应用了主成分分析和弛豫模式分析。在弛豫模式分析中，我们自动提取了良好的反应坐标。自由能面不仅提供了对局域最小能量态之间转变的更清晰理解，也提供了折叠与未折叠态之间转变的更清晰理解，尽管模拟涉及大构象变化。此外，我们提出了一种称为马尔可夫状态弛豫模式分析的新分析方法。我们将该新方法应用于由弛豫模式分析得到的自由能面所定义的慢弛豫态。最后，比较并讨论了用简单马尔可夫状态模型和所提出的马尔可夫状态弛豫模式分析得到的各状态的弛豫时间。