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几何分析表征了通用和非通用蛋白质结构中的分子刚性。 (英语) Zbl 1321.74004号

概述:蛋白质通过在崎岖的自由能环境中构象整体的功能亚状态之间的动态交换与伴侣进行操作和相互作用。理解这些子状态如何通过协调的集体运动联系起来,需要探索高维空间,这仍然是一个巨大的挑战。虽然分子动力学模拟可以提供对动力学的原子详细了解,但对大型生物分子及其复合物的构象集合进行充分采样的计算需求通常需要巨大的资源。运动模型可以通过降低搜索空间的维数,对分子动力学无法触及的构象集合和分子刚性提供高层次的见解。在这里,我们将蛋白质建模为一个运动链,并提出一种新的几何方法来从约束流形(Q)及其切线空间(mathcal T_{mathbf{Q}}Q)表征当前构型下的分子刚性q个与基于组合约束计数的方法相比,我们的方法对泛型和非泛型都有效,例如奇异配置。重要的是,我们的几何方法为沿松驰模式的集体运动提供了明确的基础,从而形成了一个探测构象空间的有效程序。协调集体运动的原子详细结构特征将允许我们通过选择性稳定构象来设计或变构调节生物分子,这些构象增强或抑制功能,对人类健康具有广泛影响。

MSC公司:

74A05型 变形运动学
74英尺10英寸 流固相互作用(包括气动和水弹性、孔隙度等)
70B99型 运动学
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参考文献:

[1] 阿尔波宁,T。;米勒,A。;Piipponen,S。;Tuomela,J.,通过计算代数几何对过约束和欠约束机构进行运动学分析,麦加尼卡,49,4,843-862(2014)·Zbl 1300.70003号
[2] 伯曼,H.M。;韦斯特布鲁克,J。;冯,Z。;Gilliland,G。;巴特,T。;韦西格,H。;Shindyalov,I.N。;Bourne,P.E.,蛋白质数据库,核酸研究,28,1,235-242(2000),URL:〈网址:http://www.rcsb.org/
[3] Betsch,P。;Leyendecker,S.,约束机械系统能量一致积分的离散零空间方法。第二部分:多体动力学,国际数学家杂志。方法工程,67,4,499-552(2006)·Zbl 1110.70301号
[4] 布维涅斯,G。;Vallurupalli,P。;Hansen,D.F。;科雷亚,B.E。;兰格,O。;Bah,A。;Vernon,R.M。;达尔奎斯特,F.W。;Baker博士。;Kay,L.E.,T4溶菌酶突变体的次要和暂时形成状态的溶液结构,《自然》,477,7362,111-114(2011)
[6] Donald,B.R.,《结构分子生物学中的算法》(2011年),麻省理工学院出版社:麻省理学院出版社,马萨诸塞州剑桥
[7] Edelman,A.,随机矩阵的特征值和条件数,SIAM J.矩阵分析。申请。,9, 4, 543-560 (1988) ·兹伯利0678.15019
[9] 丰塞卡,R。;帕乔夫,D.V。;伯努尔,J。;van den Bedem,H.,利用运动学模型从核磁共振数据表征RNA集合,Nucl。《酸类研究》,42,9562-9572(2014)
[10] 丰塞卡,R。;van den Bedem,H。;Bernauer,J.,KGSrnaefficient 3D运动学为基础的核酸采样,(Przytycka,T.M.,《计算分子生物学研究》,《计算机科学讲义》,第9029卷(2015),施普林格国际出版社,瑞士),80-95
[12] 弗雷德里克,K.K。;马洛,M.S。;瓦伦丁·K·G。;Wand,A.J.,蛋白质分子识别中的构象熵,《自然》,448,7151,325-329(2007)
[14] 去,N。;Scheraga,H.A.,链分子的环闭合和局部构象变形,大分子,3,2,178-187(1970)
[17] 海因,J。;里德·F。;史密斯,L。;I·布什。;嘉宾,M。;Sherwood,P.,关于分子动力学在当前高端系统中的应用性能,Philos。事务处理。R.Soc.A:数学。物理学。工程科学。,363, 1833, 1987-1998 (2005)
[18] Hendrickson,B.,唯一图实现的条件,SIAM J.Compute。,21, 1, 65-84 (1992) ·Zbl 0756.05047号
[19] B.杰克逊。;Jordán,T.,连通刚性拟阵与图的唯一实现,J.Combin。B、 94、1、1-29(2005)·Zbl 1076.05021号
[20] B.杰克逊。;Jordán,T.,《人体和手指框架的一般等级》,《欧洲医学杂志》,第31、2、574-588页(2010年)·Zbl 1230.05246号
[21] 雅各布斯·D·J。;Hendrickson,B.,《二维刚性渗流的算法——卵石游戏》,J.Compute。物理。,137, 2, 346-365 (1997) ·Zbl 0894.73004号
[22] 雅各布斯·D·J。;Thorpe,M.F.,《一般刚性渗流卵石游戏》,Phys。修订稿。,75, 22, 4051 (1995)
[23] 贾戈津斯基,F。;克拉克·P。;刘,T。;格兰特·J。;莫纳斯特拉,S。;Streinu,I.,周期性晶体结构和蛋白质生物组合的刚性分析,BMC Bioninform。,14,补遗18,S2(2013),第二届IEEE生物和医学科学计算进展国际会议(ICCABS 2012):生物信息学论文集。网址:〈http://www.biomedcentral.com/1471-2105/14/S18/S2
[24] Kasinath,V。;夏普,K.A。;Wand,A.J.,《基于核磁共振弛豫的蛋白质构象熵仪的微观观察》,《美国化学杂志》。Soc.,40,15092-15100(2013)
[25] Klepeis,J.L。;Lindorff-Larsen,K。;Dror,R.O。;Shaw,D.E.,蛋白质结构和功能的长时间分子动力学模拟,Curr。操作。结构。生物学,19,2,120-127(2009)
[26] 英国麦当劳。;桑顿,J.M.,《满足蛋白质中的氢键潜力》,《分子生物学杂志》。,238, 5, 777-793 (1994)
[28] Nokleby,S.B。;Podhorodeski,R.P.,识别运动学冗余度机械手中的多自由度损失速度退化,机械。机器。理论,39,2,201-213(2004)·Zbl 1188.70032号
[30] 舒尔茨,B。;Sljoka,A。;Whiteley,W.,对称性如何影响蛋白质的灵活性?,菲洛斯。事务处理。R.Soc.A:数学。物理学。工程科学。,372, 2008, 20120041 (2014) ·Zbl 1353.92070号
[32] Tay,T.-S.,多图的刚性。i.n空间中连接刚体,J.Combina.Theory Ser。B、 36,195-112(1984)·Zbl 0522.05066号
[34] 索普,M。;雷,M。;雷德,A。;雅各布斯·D·J。;Kuhn,L.A.,《使用约束理论的蛋白质柔性和动力学》,J.Mol.Graph。型号1。,19, 1, 60-69 (2001)
[35] 范登·贝德姆,H。;Fraser,J.S.,《原子分辨率下的综合动态结构生物学——关于时间的问题》,《自然方法》,12,307-318(2015)
[36] van den Bedem,H。;洛坦,I。;Latombe,J.C。;Deacon,A.M.,《真实空间蛋白质模型完备性与逆运动学方法》,《晶体学报》。,D61,2-13(2005)
[37] 沃罗夫,Ok K。;Livesay,D.R。;Jacobs,D.J.,分子刚性化时构象熵的不可加性揭示了影响折叠协同性的普遍机制,Biophys。J.,100,4,1129-1138(2011)
[39] Whiteley,W.,《离散应用几何中的一些拟阵》,Contemp。数学。,197, 171-312 (1996) ·Zbl 0860.05018号
[40] Whiteley,W.,《计算分子的弹性》,Phys。生物学,2,4,S116(2005)
[41] 姚,P。;张,L。;Latombe,J.-C.,在运动和几何约束下基于取样的蛋白质折叠状态探索,《蛋白质》,80,25-43(2012)
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