以单体 Myc 癌蛋白为例探讨蛋白质动力学的多阶段建模

我们提出将平均场方法与全原子分子动力学相结合，形成一种多阶段算法，该算法能够在极长时间周期内以原子级精度对蛋白质折叠和动力学进行建模。作为示例，我们研究了一种分离的单体 Myc 癌蛋白，该蛋白已被证实与结肠、乳腺和肺部等癌瘤有关。在生理条件下，单体 Myc 被认为属于内在无序蛋白，这对现有建模技术构成了严峻挑战。我们认为室温下的单体 Myc 处于动力学状态，即在我们识别出的不同构象之间振荡。为此，我们采用晶体学异聚体中 Myc 的 C-alpha 骨架作为单体结构的初始假设。我们构建了相关 Landau 自由能的多孤子，以超高精度描述 C-alpha 轮廓。我们使用 Glauber 动力学来解析多孤子对环境温度反复升降的响应。我们证实了初始结构在分离状态下是不稳定的。我们揭示了一个高度简并的基态势能景观，这是 Glauber 动力学在环境温度趋于零的极限下收敛的吸引集。我们使用室温分子动力学分析了该 Glauber 吸引子的热稳定性。我们识别并仔细考察了一个特别稳定的子集，其中原始多孤子的两个螺旋段平行且彼此相邻排列。在该子集一个代表性结构的分子动力学时间演化过程中，我们观察到沿 C 端 alpha 螺旋的间歇性准粒子振荡，其中一些类似于平移的 Davydov Amide-I 孤子。我们提出，这种振荡运动的存在与 Myc 预期的内在无序特性相一致。