不，弗兰克;克里斯托夫·施尤特;埃里克·范登·伊恩登;洛塔尔·雷奇;托马斯·威克尔（Thomas R.Weikl）。 从短期非平衡模拟中构建折叠路径的平衡系综。 （英语） Zbl 1254.92001年 程序。国家。阿卡德。科学。美国 106，第45号，19011-19016（2009）. 摘要：表征折叠途径的平衡系综，包括它们的相对概率，是当今蛋白质折叠理论的主要挑战之一。虽然该信息原则上可以通过全原子分子动力学模拟获得，但在实践中很难计算，因为蛋白质折叠是一种罕见的事件，而且负担得起的模拟长度通常不足以观察到可观数量的折叠事件，除非使用非常简化的蛋白质模型。在这里，我们提出了一种方法，允许从比折叠时间短得多的模拟中重建折叠路径的完整集合。这种方法可以应用于显式溶剂中的所有原子蛋白质模拟。它不使用预定义的反应坐标，而是基于将状态空间划分为较小的构象状态并在它们之间构建马尔可夫模型。提出了一种理论，该理论允许提取从展开构型到折叠构型的完整过渡路径集合。该方法用于显式溶剂中PinWW域的折叠，其中折叠时间比单个模拟的长度大两个数量级。结果与动力学实验数据吻合良好，并对折叠过程的性质给出了详细的见解，该过程显示出惊人的复杂性和平行性。分析表明，在有效折叠中间体网络之外存在错误折叠陷阱态，这大大降低了折叠速度。发现蛋白质折叠成天然3D结构的机制仍然是一个有趣的问题。基本问题是：变性分子的集合如何从不同构象开始找到相同的天然结构？蛋白质的结构元素是否有形成的特定序列？蛋白质结构的形成是否有多种平行的途径？这些问题的完整答案需要一个人来描述折叠路径的集合，包括它们的相对概率。原则上，这种详细信息可以通过分子动力学（MD）模拟获得，当与实验证据结合使用时，分子动力学模拟正在成为一种越来越被接受的工具，用于理解通过实验观察不易获得的结构细节。蛋白质原子模型的MD模拟已用于研究小蛋白质在微秒范围内折叠时间的动力学。然而，尽管MD模拟使观测能够获得完整的时空细节，但路径集合的特征描述在计算上很困难：暴力方法将从展开结构的平衡开始模拟，例如A，并模拟直到它们松弛到一组折叠状态B。然后，分析将只包括离开A并放松到B而不返回A的轨迹段。这种程序通常不实用，因为蛋白质折叠是一种罕见的事件，并且通常可承受的模拟长度不足以观察大量折叠事件，除非使用非常简化的仿真模型。另一方面，加强预定义反应坐标采样的采样技术可能适用于具有简单过渡路径的系统，但不太可能在蛋白质折叠中产生无偏见的结果，这可能涉及许多统计相关但先验未知的过渡状态。 引用于2评论引用于20文件 MSC公司： 92-08 生物问题的计算方法 92D10型 遗传学和表观遗传学 82D60型 聚合物统计力学 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{F.Noé}等人，程序。国家。阿卡德。科学。美国106，第45号，19011--19016（2009；Zbl 1254.92001） 全文： 内政部 链接 参考文献： [1] 《科学》309第78页–（2005） [2] Dill 37第289页–（2008年）·doi:10.1146/annurev.biophys.37.092707.153558 [3] PNAS 102（14）第5026页–（2005）·doi:10.1073/pnas.0501372102 [4] 蛋白质科学16（5）pp 852–（2007）·doi:10.1110/ps.062632807 [5] Friel，《分子生物学杂志》342（1），第261页–（2004）·doi:10.1016/j.jmb.2004.06.076 [6] Goldbeck，美国国家科学院院刊96（6）第2782页–（1999年）·doi:10.1073/pnas.96.6.2782 [7] Matagne，《分子生物学杂志》267（5）pp 1068–（1997）·doi:10.1006/jmbi.1997.0963 [8] Schaeffer，结构生物学的当前观点18（1），第4页–（2008）·doi:10.1016/j.sbi.2007.11.007 [9] Ensign，分子生物学杂志374（3）第806页–（2007）·doi:10.1016/j.jmb.2007.09.069 [10] PNAS 97（20）第10780页–（2000）·doi:10.1073/pnas.190324897 [11] 雪，自然；物理科学（伦敦）420（6911）pp 102–（2002）·doi:10.1038/nature01160 [12] PNAS 104（12）第4925页–（2007）·doi:10.1073/pnas.060843204 [13] 生物物理杂志94（10）pp L75–（2008）·doi:10.1529/biophysj.108.131565 [14] PNAS 99（22）第14122页–（2002）·doi:10.1073/pnas.182542699 [15] Noe，《化学物理杂志》126（15）pp 155102–（2007）·doi:10.1063/1.2714539 [16] 乔德拉，《化学物理杂志》126（15）pp 155101–（2007）·数字对象标识代码：10.1063/1.2714538 [17] Buchete，《物理化学杂志》。B、 凝聚物质、材料、表面、界面和生物物理112（19）第6057页–（2008）·doi:10.1021/jp0761665 [18] 计算机物理杂志151第146页–（1999）·Zbl 0933.65145号 ·doi:10.1006/jcph.1999.6231 [19] 第5页，第1214页–（2006年）·Zbl 1133.92011年 ·数字对象标识码：10.1137/06065146X [20] Jayachandran，《化学物理杂志》124（16）pp 164902–（2006）·doi:10.1063/1.2186317 [21] PNAS 101（41）第14766页–（2004年）·doi:10.1073/pnas.0406234101 [22] 统计物理杂志123第503页–（2006年）·兹比尔1101.82016 ·doi:10.1007/s10955-005-9003-9 [23] 第7页，1192页–（2009年）·Zbl 1185.60086号 ·doi:10.1137/070699500 [24] 化学物理杂志108 pp 334–（1998）·doi:10.1063/1.475393 [25] 物理化学年鉴53（1）pp 291–（2002）·doi:10.1146/annurev.physchem.53.082301.113146 [26] 杰，分子生物学杂志311（2）第373页–（2001）·doi:10.1006/jmbi.2001.4873 [27] Deechongkit，自然；物理科学（伦敦）430（6995）pp 101–（2004）·doi:10.1038/nature02611 [28] PNAS 103（28）第10648页–（2006）·doi:10.1073/pnas.0600511103 [29] PNAS 105（7）第2369页–（2008）·doi:10.1073/pnas.0711908105 [30] 别列日科夫斯基，《化学物理杂志》130（20）第205102页–（2009）·doi:10.1063/1.3139063 [31] Van Der Spoel，《计算化学杂志》26（16），第1701页–（2005）·doi:10.1002/jcc.20291 [32] ANGEW CHEM INT ED 29第992页–（1990）·doi:10.1002/anie.199009921 [33] Noe，《化学物理杂志》128（24）pp 244103–（2008）·doi:10.1063/1.2916718 [34] 生物物理杂志94（3）第929页–（2008）·doi:10.1529/biophysj.107.109868 [35] Lindberg，《结构生物学的当前观点》17（1），第21页–（2007）·doi:10.1016/j.sbi.2007.01.008 [36] PNAS 101（39）第14102页–（2004）·doi:10.1073/pnas.0403386101 [37] 自然结构和；分子生物学4 pp 10–（1997）·doi:10.1038/nsb0197-10 [38] Wolynes，《科学》267（5204）第1619页–（1995）·doi:10.1126/science.7886447 此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配，可能包含数据转换错误。在某些情况下，zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献，而不要求完整或完全匹配。