全原子力场的最新发展与天然无序蛋白质的模拟

发布时间：2024-06-08 06:31

　　天然无序蛋白质是一类特殊的蛋白质,在天然条件下不会折叠成特定的结构,却有着重要的生物学功能.分子动力学模拟是研究天然无序蛋白质的强大工具,能够提供实验无法观测到的结构和动力学信息.本文先总结了近年来全原子力场的发展以及不同力场在天然无序蛋白质体系中的表现,然后概述了水模型对蛋白质模拟的影响,最后介绍了分子动力学模拟在天然无序蛋白质结合过程研究上的应用.

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【部分图文】：

图1IDPs折叠与结合的耦合[13](网络版彩图)

因为IDPs的高度无序,一些常用的结构生物学实验方法,如X射线衍射和冷冻电子显微镜无法用于研究IDPs.常见的研究IDPs的实验方法包括小角度X射线散射(smallangleX-rayscattering,SAXS)[6]、荧光共振能量转移(fluorescenceres....

图2256个含有两个残基的多肽的3JNHHα耦合常数模拟值和实验值的比较.(a)ff99SB-ILDN;(b)ff99SB-ILDN-NMR;(c)RSFF2的结果[36](网络版彩图)

OPLSIDPSFF、ESFF1和Des-Amber的发展也使用了上述的策略.Yang等[25]基于OPLS-AA/L力场对骨架二面角进行了残基特异性修正得到新力场OPL-SIDPSFF.对2个短肽、2个有序蛋白质和11个IDPs的模拟表明,二面角修正明显提高了力场的准确度,模拟....

图3模拟得到的不同残基的螺旋倾向和实验值的相关性,模拟用了4种力场和水模型的组合,分别是(a)ff14SB+TIP3P、(b)ff14SB+OPC、(c)ff19SB+TIP3P、(d)ff19SB+OPC[27](网络版彩图)

IDPs相比有序蛋白质对力场参数更加敏感,是非常好的用来测试力场的体系.过去用来测试的IDPs大多是较短的多肽,如16个氨基酸的RS多肽[54]、24个氨基酸的Histatin5[55].现在的研究越来越多地使用更加复杂的体系,复杂的体系对于力场模拟更具挑战,也更容易暴露出力场的....

图5不同水模型对水物理性质的模拟值和实验值的相对误差[46](网络版彩图)

很多力场是在特定水模型中优化得到的,水模型的缺陷会影响力场对训练集外体系的模拟.很多老的水模型无法很好地重现水的整体性质.例如,TIP3P远远高估了水的自扩散系数,和实验值的相对误差为139.1%(图5)[46].Anandakrishnan等[71]证明在可加和分子力场中,溶剂....

本文编号：3991599