用极简粗粒化模型探索结构过渡态：以钙调蛋白为例

不同构象态之间的转变在蛋白质中十分普遍，参与细胞中的信号传导、催化及其他基本活动。然而，对这些过程建模极其困难，因为需要高效探索广阔的构象空间以寻找实际过渡路径，而这类系统在稳态下已具有很高复杂度。本文报告一种从多个方面降低复杂度的简化策略。我们首先将基于带部分结构偏置的经验力场的极简粗粒化模型应用于钙调蛋白，以探索该蛋白的脱钙闭合态与钙结合开放态之间的过渡路径。然后我们基于结构聚类算法沿轨迹选取代表性结构，并用它们构建清理后的轨迹。最后，我们将该轨迹与在线工具 MinActionPath 所生成的轨迹（通过用谐振网络模型最小化作用量积分）以及 PROMPT 变形方法（基于含物理约束的最优质量传输型方法）获得的轨迹进行比较。比较在结构层面和能量层面进行，重建时使用了粗粒化与全原子力场。我们的分析表明，该方法返回的轨迹能够探索具有物理意义的中间态，且保持极低的计算成本，从而可对多稳态蛋白质的过渡路径进行系统而广泛的探索。