Self Consistent Path Sampling: Making Accurate All-Atom Protein Folding Simulations Possible on Small Computer Clusters
我们引入了一个强大的迭代算法来计算蛋白质折叠途径，与现实的全原子力场。使用的路径积分形式主义，我们明确推导出一个修改后的Langevin方程直接采样的反应途径的合奏，指数降低模拟热激活转换的成本。该算法还产生一个严格的随机估计的反应坐标。在一个简单的玩具模型上说明了这种方法后，我们成功地验证了它对超长平原MD蛋白质折叠模拟的结果，快速折叠蛋白质（Fip 35），这是在安东超级计算机上进行的。使用我们的算法，计算这种蛋白质的折叠轨迹只需要1000个核心小时，甚至可以在桌面工作站上进行计算。
2017-05-05 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Folding and escape of nascent proteins at ribosomal exit tunnel
我们研究翻译后折叠和逃逸的两个小的单域蛋白质在核糖体出口隧道之间的相互作用，通过使用朗之万动力学与粗粒度模型。结果表明，在温度较低或接近的温度最快的折叠，折叠进行伴随着逃逸过程，导致矢量折叠和增强新生蛋白质的可折叠性。然而，随着温度的升高，这两个过程之间的共存性恶化。我们的折叠模拟以及自由能计算，通过使用伞采样表明，在低温下，折叠在隧道遵循一个或两个特定的途径没有动力学陷阱。它示出的逃逸时间可以映射到一个一维扩散模型与两个不同的制度的温度以上和以下的折叠转变温度。氨基酸与隧道壁上的吸引位点之间的吸引相互作用导致蛋白质沿逃逸路线的自由能垒。有人建议，这种障碍减缓逃逸过程，从而促进正确的折叠释放的新生蛋白质。
2016-02-18 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Protein folding dynamics via quantification of kinematic energy landscape
利用物理移动集方法研究了正方形格子上类蛋白质序列的折叠动力学。通过解析求解主方程，我们遵循所有802，075个构象的16聚体在7个时间跨度上的时间依赖的占据概率。我们发现，（i）这些相同长度的蛋白质样序列的折叠速率可以相差4个数量级，（ii）相同构象的序列的折叠速率可以相差190倍，以及（iii）天然结构，可设计性和热力学性质的参数是折叠速率的弱预测因子，相反，盆地分析的动能景观所定义的移动可以提供很好的帐户所观察到的折叠率。
2006-01-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Polymer uncrossing and knotting in protein folding, and their role in minimal folding pathways
我们介绍了一种方法，用于计算在何种程度上链非交叉是重要的最有效的，最佳的轨迹或途径的蛋白质折叠。这涉及记录幽灵链的所有非物理交叉事件，并计算避免此类事件所需的最小非交叉成本。应用深度优先树搜索算法来找到折叠$α$、$β$、$α/β$和打结蛋白质的最小变换。在所有情况下，额外的非交叉/非交叉距离是幽灵链行进的总距离的一小部分。不同的结构类可以区分额外的不交叉距离的量，这种歧视的有效性进行了比较与其他序参数。可以看出，非交叉距离超过链长提供了结构和动力学类别之间的最佳区分。非交叉距离与链长的缩放意味着一个不可避免的交叉缠结为主的折叠机制足够长的链。我们进一步量化的最小折叠路径，通过收集的序列的uncrossing移动，这通常涉及腿，环，肘样uncrossing移动，并呈现这些移动的集合在展开的合奏作为一个多变换“对齐”。构建了共有最小途径，并示意性地显示了$α$、$β$和打结蛋白的代表性情况。重叠参数之间的途径定义，我们发现，$α$蛋白具有最小的重叠，表明不同的折叠途径，打结的蛋白质是高度约束，以遵循一个占主导地位的途径，和$β$蛋白介于两者之间。因此，我们已经展示了拓扑链约束如何在蛋白质折叠中诱导显性途径机制。
2012-11-30 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Structure-based prediction of protein-folding transition paths
我们提出了一个描述蛋白质折叠过渡路径分布的一般理论。我们表明，过渡路径遵循一个可预测的序列的高自由能的瞬态分离的自由能障碍。每个瞬态对应于一个或多个离散的合作单元的组装，这些单元直接从原生结构确定。我们表明，折叠路径上的过渡状态时，达到一个小数目的临界接触之间形成一组特定的子结构，折叠后进行自由能下坡。这种方法提出了一个自然的分辨率区分平行折叠途径，并提供了一个简单的方法来预测在折叠反应的限速步骤。我们的理论确定了不同的天然结构的蛋白质的共同折叠机制，并建立了具有特定相互作用的聚合物自组装的一般原则。
2016-07-27 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Simulations of Protein Folding
我们已经开发了一个简单的，现象学的，蒙特卡罗代码，预测的三维结构的球状蛋白质的DNA序列，定义他们。我们已经将该代码应用于两种小蛋白质，绒毛蛋白头片段（1VII）和cole1 rop（1ROP）。我们的代码将两种蛋白质折叠到其天然结构的5A rms内。
1999-09-17 cond-mat.soft hep-lat physics.bio-ph
Interlayer Water Regulates the Bio-nano Interface of a \b{eta}-sheet Protein stacking on Graphene
利用分子动力学模拟，我们研究了一个集成的生物纳米界面组成的\b{eta}-折叠蛋白质堆叠在石墨烯上。我们发现模型蛋白质在石墨烯上的堆积组装可以通过水分子来控制。填充在生物纳米界面间隙中的层间水可抑制蛋白质表面基团的分子振动，从而削弱蛋白质的CH_（12）。π相互作用驱动蛋白质和石墨烯的吸引力。由于水和蛋白质表面的相互作用，蛋白质在石墨烯上的相对运动会使层间水的分子间耦合松弛。这种作用降低了层间水对蛋白质在石墨烯上组装的阻碍作用，使蛋白质在石墨烯上处于合适的吸附状态，形成了较深的自由能陷阱。由此可见，蛋白质与石墨烯之间的相互作用、蛋白质与水的耦合以及石墨烯与水的相互作用都参与了水分子在生物-纳米界面内行为的调控，从而控制了层间水对蛋白质在疏水石墨烯上组装的阻碍作用。这些结果提供了一个深入了解蛋白质吸附到石墨烯表面在水中的基本机制。
2014-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Learning to Fold Proteins Using Energy Landscape Theory
这篇评论是一个教程的科学家感兴趣的问题，蛋白质结构预测，特别是那些有兴趣使用粗粒度的分子动力学模型，优化使用的经验教训，从能量景观理论的蛋白质折叠。我们还提出了一个评论的AMH/AMC/AMW/AWSEM家庭的粗粒度分子动力学蛋白质折叠模型的结果，以说明在文章的第一部分所涵盖的点。准确的粗粒度结构预测模型可用于研究蛋白质结构预测之外的广泛概念和机制问题;具体来说，本文最后回顾了AWSEM近年来如何能够阐明与异常相关的问题。人工设计蛋白质的动力学行为、多结构域蛋白质错误折叠和蛋白质聚集的初始阶段。
2013-12-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Thermodynamics of protein folding: a random matrix formulation
蛋白质折叠从未折叠状态到生物活性折叠构象的过程受许多参数控制，例如氨基酸序列、分子间相互作用、溶剂、温度和伴侣分子。我们的研究，基于随机矩阵模型的相互作用，然而，统计措施，如吉布斯自由能，热容，熵的演变是单参数的。这些信息可以解释从无数种可能的方式中选择特定的折叠途径，以及在计算机模拟研究中观察到的其他折叠特征。
2010-10-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Elastic energy of proteins and the stages of protein folding
我们提出了一个蛋白质的普适弹性能，它只依赖于回转半径$R_{g}$和残基数$N$。它是使用基于疏水效应和氢键的物理参数构建的。可调参数拟合的数据，从计算机模拟的一组蛋白质的折叠使用CSAW（条件自我回避行走）模型。弹性能在不同区域产生$R_{g}\sim N^ν$形式的标度关系。它显示了三个折叠阶段，其特征在于与指数$ν= 3/5, 3/7, 2/5$的进展，我们确定为未折叠阶段，前球，熔融球，分别。前球通过类似于一级相变的行为中断而转变为熔融球，这是由氢键的突然加速引发的。
2010-02-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Molecular Dynamics Simulation of Folding and Diffusion of Proteins in Nanopores
一种新的组合的不连续分子动力学和朗之万方程，连同一个中等分辨率的模型，被用来进行长（几个$μ$）模拟和研究折叠转变和运输的蛋白质在狭缝纳米孔。考虑蛋白质和孔壁之间的吸引（$U^+$）和排斥（$U^-$）相互作用势。在接近折叠温度$T_f$和存在$U^+$的情况下，蛋白质经历折叠/部分折叠/解折叠转变的重复序列，而$T_f$随着孔径的减小而减小。当存在$U^-$时，情况正好相反。蛋白质的有效扩散率$D$被计算为它们的长度（氨基酸基团的数目）、温度$T$、孔径和相互作用势$U^\pm$的函数。远离$T_f$，$D$随$T$（大致）线性增加，但由于热波动及其对$T_f$附近蛋白质结构的影响，该区域中$D$对$T$的依赖性是非线性的。在某些条件下，蛋白质在较小孔中的转运可以比在较大孔中的转运快{ \it}。
2008-01-25 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.comp-ph
Two-State Folding, Folding through Intermediates, and Metastability in a Minimalistic Hydrophobic-Polar Model for Proteins
在一个有效的，粗粒度的疏水极性蛋白质模型的框架内，我们采用多正则蒙特卡罗模拟调查自由能景观和折叠通道的示例杂聚物序列，这是彼此的排列。尽管简单的模型，知识的自由能景观依赖于一个合适的系统序参量，使我们能够揭示复杂的折叠特性，从真正的生物蛋白质和合成肽，如双态折叠，折叠通过弱稳定的中间体，和玻璃化亚稳态。
2007-10-24 cond-mat.soft q-bio.BM
Three-body Interactions Improve the Prediction of Rate and Mechanism in Protein Folding Models
在这里，我们研究的影响，多体相互作用的速率和机制蛋白质折叠，使用分子动力学模拟的结果，许多粗粒度的C-α模型单结构域蛋白质。在将三体相互作用明确地作为微扰添加到仅具有天然成对相互作用的Go类哈密顿量之后，我们发现1）与实验Φ值和折叠速率的相关性显著增加，2）折叠速率与接触阶的更强相关性，当天然状态中三体能量的分数为~ 20%时，与实验速率范围匹配，和3）与所研究的其他蛋白质相比，糜蛋白酶抑制剂中存在相当大量的三体能量。
2004-07-14 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Protein Folding: A Perspective From Statistical Physics
本文从统计物理的角度介绍了一种研究蛋白质折叠问题的方法。蛋白质折叠是多肽从无规卷曲折叠成其特征性和功能性3D结构的随机过程。这个过程涉及到全局几何和局部结构之间错综复杂的相互作用，每种蛋白质似乎都存在特殊的问题。介绍了一种结合自回避行走（SAW）和蒙特卡罗方法特点的蛋白质折叠模型CSAW（conditioned self-avoiding walk）。在这个模型中，未折叠的蛋白质链被视为一个随机卷曲所描述的SAW。折叠是由疏水力和其他相互作用，如氢键，这可以考虑通过施加条件的SAW。从概念上讲，数学基础是广义朗之万方程。为了说明模型的灵活性和能力，我们考虑几个例子，包括螺旋形成，弹性特性，和肌红蛋白折叠的过渡。从CSAW模拟和物理论证中，我们发现了蛋白质的一个普适弹性能，它只依赖于回转半径$R_{g}$和残基数$N$。弹性能在不同区域产生标度律$R_{g}\sim N^ν$，指数为$ν=3/5,3/7,2/5$，分别与观察到的未折叠阶段、前球和熔融球一致。这些结果表明，CSAW可以作为一个理论实验室，研究蛋白质折叠的普遍原则。
2010-02-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Theoretical Perspectives on Protein Folding
了解单体蛋白在体外条件下如何折叠对于描述它们在细胞环境中的功能至关重要。在理论和实验方面的重大进展已经导致了一个概念框架来描述球状蛋白质的折叠机制。实验数据和理论方法揭示了蛋白质的多面性。蛋白质表现出仅使用氨基酸残基的数目（N）和聚合物概念就可以确定的普遍特征。蛋白质在变性和折叠状态下的大小、折叠转变的协同性、残基水平上的解链温度的分散性以及折叠的时间尺度在很大程度上由N决定。有限N的后果，特别是对如何个别残基顺序折叠取决于折叠状态的拓扑结构。这种复杂的细节可以使用分子转移模型来预测，该模型将模拟与蛋白质构件从水到所需浓度的变性剂的测量转移自由能相结合。通过观察一个分子折叠的时间，使用单分子的方法，理论上预期的异质性的折叠路线的有效性，和N-依赖的时间尺度的三个阶段的方法，以天然状态已经建立。尽管理论的成功，其中只有几个例子记录在这里，我们得出结论，还有很多工作要做，以解决“蛋白质折叠问题”在最广泛的意义。
2010-07-18 cond-mat.soft q-bio.BM
Water at interface with proteins
水对蛋白质的活性是必不可少的。然而，水的性质对蛋白质行为的影响只被部分理解。最近，一些实验研究了水化水的动力学和蛋白质的动力学之间的关系。这些作品产生了大量的数据，其解释有争议。新的实验测量了低温下蛋白质表面水的动力学，发现了一种可能与蛋白质活性（蛋白质玻璃化转变）的减缓和停止有关的质变（交叉），这可能与低温下有机材料的安全保存有关。为了更好地理解实验数据，讨论了几种情况。在这里，我们回顾这些实验，并讨论它们的解释与水的异常性质。我们总结了过冷水在界面处的热力学和动力学的结果。我们还考虑了水对蛋白质稳定性的影响，通过蒙特卡罗模拟和理论计算，在理解的方向上迈出了一步，水协同性和氢键界面强化的相互作用如何影响蛋白质冷变性。
2010-12-07 cond-mat.soft physics.bio-ph
Discrete Nonlinear Schrodinger Equation, Solitons and Organizing Principles for Protein Folding
本文介绍了离散非线性薛定谔方程的一种新的推广。它支持描述蛋白质如何折叠的孤子。作为一个例子，我们仔细研究绒毛头部HP35，一个原型蛋白测试实验和理论方法的蛋白质折叠。使用明确的孤子配置文件，我们构建了前所未有的准确性的碳骨干。
2010-09-06 cond-mat.soft math-ph math.MP
Dodging the crisis of folding proteins with knots
具有非平凡拓扑结构的蛋白质，包含结和滑结，具有折叠到其天然状态的能力，而无需任何额外的外力。一种机制，建议这些蛋白质，如YibK和YbeA，其中涉及一个中间配置活结折叠。它阐明了拓扑障碍和回溯过程中的折叠事件的作用。它还说明了原生接触足以保证约1-2%的模拟折叠，以及如何需要活结中间体来减少拓扑瓶颈。正如预期的那样，具有相似结构但去除结的蛋白质的模拟更有效地折叠，清楚地表明了这些拓扑障碍的起源。虽然这些研究是基于一个简单的粗粒度模型，他们已经能够提取一些基本的原则，在这种复杂的拓扑结构的折叠。
2009-12-30 cond-mat.soft q-bio.BM
Spin analogs of proteins: scaling of "folding" properties
达到自旋系统的基态类似于蛋白质进化到其天然状态。我们研究了各种随机伊辛自旋系统的“折叠”时间，并确定了与"折叠“有关的特征温度。在最佳动力学条件下，"折叠“时间与系统大小成比例，呈幂律，具有非普适指数。这与模型蛋白质中发生的情况相似。另一方面，特征温度的标度行为不同于模型蛋白质。无论是在自旋系统中还是在蛋白质中，折叠性质都随着系统尺寸的增大而变差。
1999-11-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Comparison of amino acid occurrence and composition for predicting protein folds
背景：从氨基酸序列预测蛋白质的三维结构是计算/分子生物学的一个长期目标。蛋白质折叠的成功识别将有助于提高蛋白质三维结构预测的准确性。结果如下：在这项工作中，我们提出了一种基于线性判别分析（LDA）的方法，用于识别蛋白质属于30个不同的折叠使用的氨基酸残基的出现在一组1612蛋白质。该方法可以区分30种主要折叠类型的球状蛋白，灵敏度为37%，与文献中的其他方法相当或更好。已经开发了用于从氨基酸序列预测蛋白质的折叠类型的网络服务器，并且其可在http://granular.com/PROLDA/获得。结论：基于氨基酸出现率的线性判别分析能成功识别蛋白质折叠。本方法具有几个优点，例如，（i）它直接预测蛋白质的折叠类型而不进行成对比较，（ii）它可以区分大量蛋白质中的折叠，以及（iii）它非常快地获得结果。这是一个简单的方法，可以很容易地结合到任何其他结构预测算法。
2007-05-10 cond-mat.soft nlin.AO q-bio.BM
Folding Mechanism of Small Proteins
广泛的Monte Carlo折叠模拟四种蛋白质的各种结构类进行，使用一个单一的原子势。在所有情况下，折叠发生在非常早期的阶段，并且蛋白质在适当的温度下折叠成它们的天然构象。结果表明，蛋白质的折叠机制不仅受热力学因素的控制，而且受动力学因素的控制：蛋白质折叠成其天然结构的方式也取决于早期折叠轨迹的收敛点，而这一点不能通过自由能曲面得到。
2003-06-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Estimation of protein folding probability from equilibrium simulations
相似结构具有相似折叠概率（$p_{fold}$）的假设自然导致了一种程序，该程序针对沿着结构化肽或蛋白质的平衡折叠-解折叠轨迹保存的每个快照来评估$p_{fold}$。该过程利用结构上均匀的聚类，不需要任何额外的模拟。它可用于检测多重折叠途径，如通过隐式溶剂分子动力学模拟研究的三链反平行$β$ -折叠肽所示。
2005-03-10 cond-mat.soft q-bio.BM q-bio.QM
Quantum Intelligence on Protein Folding Pathways
本文基于最近提出的量子方法，以9个氨基酸残基的蛋白质链为模型，研究了蛋白质折叠问题。引入距离空间及其在$XY$ -平面上的投影的概念，以及蛋白质结构的紧密性和最短路径的概率比两个特征量，不仅证实了快速的量子折叠时间，而且揭示了隐藏在蛋白质折叠路径选择背后的量子智能的存在.
2019-07-12 cond-mat.soft physics.bio-ph quant-ph
Solvation enhances folding cooperativity and the topology dependence of folding rates in a lattice protein model
本研究通过蒙特卡洛模拟格点蛋白质模型，发现有利溶剂化能增强折叠协同性并改善折叠速率与拓扑的相关性，提示溶剂化对双态蛋白质折叠特性有重要贡献。
2025-03-30 cond-mat.soft q-bio.BM
Fast protein folding is governed by memory-dependent friction
当用低维反应坐标描述时，蛋白质折叠的速率由自由能势垒和摩擦力之间的微妙相互作用决定。虽然从分子轨迹中提取自由能分布是很常见的，但直接评估摩擦力要困难得多，人们通常通过无记忆反应速率理论间接评估摩擦力。在这里，使用记忆内核提取方法建立在广义朗之万方程（GLE）的形式主义，我们直接计算的记忆依赖摩擦的8个快速折叠的蛋白质，采取从一组出版的大规模分子动力学蛋白质模拟。我们的研究结果表明，与通常的预期相反，摩擦是更重要的比自由能障碍，在决定蛋白质折叠率，特别是对于较大的蛋白质。我们还表明，蛋白质折叠的制度，摩擦的有限衰减时间显着减少折叠时间，在某些情况下多达10倍，相比基于无记忆摩擦的预测。
2022-10-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Water Contribution to the Protein Folding and its Relevance in Protein Design and Protein Aggregation
水在蛋白质稳定性中起着重要作用。然而，水的性质对蛋白质行为的影响仅被部分理解。已经提出了几种理论来深入了解冷变性和压力变性的机制，或者温度和压力的极限，在此之上没有蛋白质具有稳定的功能状态，或者解折叠和聚集是如何相关的。在这里，我们回顾了我们的结果的基础上的理论方法，可以合理化的水对蛋白质溶液的自由能的贡献。我们使用蒙特卡罗模拟，我们如何可以合理化实验数据与我们最近的结果。我们讨论了我们的研究结果如何有助于开发新的合成生物聚合物的设计新的策略或减轻神经退行性病变的可能方法。
2021-03-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Sequence-based study of two related proteins with different folding behaviors
ZSPA-1是一种工程蛋白，它与其亲本葡萄球菌蛋白A的三螺旋束Z结构域结合。与野生型Z结构域相比，未复合的ZSPA-1显示螺旋含量降低和不太合作的解链行为。在这里，我们表明，这两个序列之间的折叠行为的差异，可以部分地理解在一个离格模型与5-6个原子每氨基酸和一个最小的潜力，其中折叠是由骨架氢键和有效的疏水吸引力。
2003-12-30 cond-mat.soft q-bio.BM
Loop-closure events during protein folding: Rationalizing the shape of Phi-value distributions
在过去的几年中，许多小的单结构域蛋白质的折叠动力学特征的突变Phi值分析。在这篇文章中，一个简单的，基本上是无参数的模型介绍了来自本地结构的折叠路线，通过最小化的熵环闭合成本在折叠过程中。该模型预测的结构元素，如螺旋和β-链配对的特征折叠序列。基于几个简单的规则，这些结构元素的动力学影响估计的路线，并比较平均实验的pH值的螺旋和链的15个小的，良好的特征蛋白质。该比较导致所有具有极化的Phi值分布的蛋白质的平均相关系数为0.62，如果排除具有负平均Phi值的分布，则为0.74。其余蛋白质的弥散Phi值分布正确再现。该模型表明，Phi值分布，平均在二级结构元素，往往可以追溯到熵环闭合事件，但也表明在一些蛋白质的情况下，由平行折叠过程的能量偏好。
2005-02-15 cond-mat.soft q-bio.BM
Scaling of folding properties in simple models of proteins
在一个玩具系统中研究了蛋白质折叠特性的标度--具有各种二维和三维几何形状的最大紧凑原生态的格点Go模型。特征折叠时间随系统规模呈幂律增长。相应的指数不是普适的。缩放的热力学稳定性也表明尺寸相关的恶化的折叠性能。
1999-07-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
A topological study of protein folding kinetics
聚焦于一小组蛋白质，i）以一致的，全或无的方式折叠，ii）不包含结或滑结，我们表明高斯连接积分，扭转和序列远距离接触的数量提供了关于折叠速率的信息。我们的研究结果表明，全球的拓扑结构/几何结构的蛋白质从右手向左手的折叠率降低，这种拓扑结构的变化是与更多的序列远距离接触的数量增加。
2019-09-28 cond-mat.soft math.GT physics.bio-ph
Protein structures and optimal folding emerging from a geometrical variational principle
新的数值技术，通过分析芽孢杆菌RNA酶和胰凝乳蛋白酶抑制剂，验证，用于阐明所起的至关重要的作用，由蛋白质骨架的几何形状在引导折叠到正确的天然状态。据发现，无论序列，天然状态的蛋白质具有非常大的数量的构象与给定量的结构重叠相比，其他紧凑的人工骨干;此外，相同长度的无关蛋白质的构象熵几乎相等，在任何给定的折叠阶段。这些结果提示了蛋白质进化的极端性原则，而这反过来又与二级结构的出现有关。
1998-11-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Competition between folding and aggregation in a model for protein solutions
我们使用一个唯象模型研究了单个蛋白质折叠和蛋白质-蛋白质聚集之间竞争的热力学和动力学结果，其中蛋白质可以处于未折叠（U）、错误折叠（M）或折叠（F）状态。该相图显示了溶液中具有错误折叠蛋白质聚集体的相和分离的蛋白质（U或F）的相之间的共存。在低蛋白质浓度下的旋节线显示出非单调的行为与温度，与在低温下的折叠蛋白质的溶液的稳定性的影响。我们遵循的动力学“淬火”从U-相（冷却）或F-相（加热）的亚稳或不稳定的相图的一部分，导致聚集。我们描述了如何有趣的后果聚集体大小的分布，和增长动力学产生的折叠和聚集之间的竞争。
2009-10-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A Comparative Study of Disordered and Ordered Protein Folding Dynamics Using Computational Simulation
折叠蛋白质动力学一直是一个领域的高度兴趣了相当一段时间，特别是考虑到越来越多的关注生物物理学领域。由于折叠动力学发生在如此短的时间尺度上，为更“静态”的蛋白质事件开发的经验技术，如X射线晶体学，核磁共振和绿色荧光蛋白（GFP）标记，并不适用。相反，必须经常使用计算方法来模拟这些短暂但高度动态的事件。分子动力学模拟（MD Simulation）就是这样一种计算方法，它被证明可以为蛋白质折叠动力学提供非常有价值的见解。这种模拟方法在计算上要求很高，但在蛋白质物理行为的建模方面非常准确。除了MD模拟之外，模拟通常在这些蛋白质事件的背景下非常适用。例如，简单的Gillespie算法，一种几乎可以在任何个人计算机上执行的计算技术，由于其计算简单，提供了相当强大的蛋白质动力学视图。本文将比较两种模拟的结果，一种是无序的六残基致癌蛋白质片段的MD模拟，另一种是基于Gillespie算法的有序折叠蛋白质的模拟：预测致癌蛋白质系统时间序列的确切行为的野生型的渐近随机双曲正切动力学的Gillespie算法时间序列的数学上相同的性质将显示计算功率模拟提供用于分析无序和有序的蛋白质系统。
2022-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.bio-ph
Theory and simulation of macromolecular crowding effects on protein folding stability and kinetics
我们研究了大分子拥挤对蛋白质折叠的影响，使用纯排斥拥挤粒子和自组织聚合物模型的蛋白质折叠。我们发现，典型的α-，β-和α/β-蛋白质折叠的热力学很好地描述了适应的缩放粒子理论（SPT）。在这种方法中，天然状态，过渡态，和未折叠的蛋白质被视为有效的硬球的半径近似独立于拥挤的大小和浓度。相同的模型预测拥挤对折叠屏障的影响，因此没有可调参数的重折叠率。一个简单的扩展的SPT模型，假设可加性，也可以描述拥挤粒子的混合物的行为。
2009-02-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Remarks on homo- and hetero-polymeric aspects of protein folding
蛋白质折叠的不同方面说明了简化的聚合物模型。强调侧链（残基）的多样性导致人们将折叠视为杂聚物的冻结转变。从技术上讲，多样性最常见的方法是随机性，它通常在两体相互作用（电荷，极性，...）中实现。另一方面，蛋白质骨架的（几乎）普遍特征表明，折叠也可以被视为均聚物链的结晶转变，其主要成分是肽键和手性（尽管脯氨酸和甘氨酸）。手性偶极链的模型导致了二级结构的统一图像，并可能将蛋白质结构与铁电畴理论联系起来。
2003-05-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Topological complexity, contact order and protein folding rates
蛋白质折叠的蒙特卡罗模拟显示，对于氨基酸数N>=54的较长链和较高接触顺序CO > 0.17的双态折叠蛋白质，相对接触序参量CO和折叠时间t之间出现强相关性。相关性对于N=80特别强，对应于缓慢且更复杂的折叠动力学。这些结果是定性与实验数据一致，其中确实观察到一组蛋白质的链长范围从41至154个氨基酸的一般趋势增加与CO的t。
2002-05-29 cond-mat.soft q-bio
Introducing Protein Folding Using Simple Models
我们讨论了蛋白质简单晶格模型研究的最新理论进展。这些模型旨在了解蛋白质结构的一般特征和折叠机制。所涵盖的主题包括：（i）使用晶格模型来理解有限的可行蛋白质折叠的选择;（ii）结构和序列空间之间的关系;（iii）晶格模型在研究折叠机制（拓扑挫折，动力学分区机制）中的应用。分类折叠方案的基础上的序列的固有热力学性质（即，崩溃和折叠转变温度）的概述。对无规杂聚物模型也作了简要的讨论。
2001-01-04 cond-mat.soft q-bio
Functionality and Protein-Water Interactions
蛋白质的结构呈现出由螺旋和环组成的二级元件。几个水的疏水性尺度与两个重复蛋白质的功能的比较表明，这些二级元素具有水诱导的中程秩序，有时是相似的，但也可以是互补的，结构顺序。这些迄今为止的“幻影”序参量的研究有望在蛋白质动力学理论的影响深远的增量改进。该理论的一个副产品是对不同疏水性尺度的可靠性的独立评估。
2008-03-02 cond-mat.soft
Adsorption vs. folding of a Hydrophobic Chain Protein Model near an Attractive Surface
在多正则蒙特卡罗模拟的框架内，研究了一个粗粒离格蛋白质模型在吸引表面附近的折叠与吸附行为。在聚合物表面模型中，Lennard-Jones势被假定为有效单体与吸引表面之间的相互作用势。热力学性质和最低能量构象的一些结构参数进行了计算的折叠和吸附的情况下进行比较。
2015-12-22 cond-mat.soft
Effective potentials for Folding Proteins
一个粗粒度的非格子模型，是不以任何方式偏向于天然状态提出折叠蛋白质。为了在合理的时间内预测天然结构，该模型在有效势中包括了水的基本影响。两个新的成分，偶极-偶极相互作用和本地的疏水相互作用，被引入，并示出是至关重要的氢键。该模型允许蛋白G的野生型序列的成功折叠，并可能提供了重要的提示，蛋白质折叠的研究。
2006-01-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Cooperativity in Protein Folding: From Lattice Models with Side Chains to Real Proteins
我们考虑在晶格蛋白质模型中的平衡折叠过渡与没有侧链。一个无量纲的措施，$Omega_{c}$，引入晶格模型和实际蛋白质的协同性的程度进行定量评估。我们发现，较大的值的$Ω_{c}$类似于那些在蛋白质中得到的晶格模型与侧链（LMSC）。LMSC中增强的协同性是由于在模型蛋白质内部侧链的更密集包装的可能性。我们还建立了$Ω_{c}$与（σ=（T_θ - T_{f}）/T_θ）的良好相关性，其中（T_θ）和（T_{f}）分别是塌缩和折叠转变温度。这些理论思想被用来分析各种实际蛋白质中的折叠转变。从实验中提取的$Ω_{c}$的值显示出与$σ$的相关性。我们的结论是，合作的程度可以表示在单参数$σ$，它可以从实验数据估计。
1998-04-22 cond-mat.soft q-bio
Protein folding mediated by solvation: water expelling and formation of the hydrophobic core occurs after the structure collapse
利用一个极简模型研究了蛋白质折叠中天然结构的结构搜索和去溶剂化之间的相互作用。这些结果支持折叠机制，其中蛋白质的大部分结构形成是在水从疏水核心排出之前实现的。这种观点将水分排出效应整合到蛋白质折叠的漏斗能量景观理论中。显示了SH3蛋白的实验结果的比较。在折叠转变之后，发现了具有部分溶剂化的疏水核心的接近天然的中间体。这个转变之后是最后一步，该步骤合作地将水分子从部分水合的蛋白质核心中挤出。
2002-03-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio
Microscopic Theory of Protein Folding Rates.I: Fine Structure of the Free Energy Profile and Folding Routes from a Variational Approach
提出了一种关于最小受抑蛋白质的自由能垒和折叠路线的微观理论，大大扩展了先前概述的变分方法的介绍[J. J. Portman，S. Takada，P. G. Wolynes，Phys. Rev. Lett. { \bf 81}，5237（1998）]。我们选择的$λ$ -阻遏蛋白作为一个说明性的例子，并专注于如何聚合物链的统计影响自由能分布和部分有序的合奏结构。特别是，我们调查的自由能配置文件和折叠路线链刚度的作用。我们评估的适用性更简单的近似，其中沿着折叠路线的蛋白质分子的构象被限制有残基，要么完全折叠或展开在连续的拉伸。我们发现，从只有一个连续的折叠区域获得的折叠路线对应于一个链具有更大的持久性长度比适合于天然蛋白质链，而从两个连续的折叠区域获得的折叠路线是能够捕获的变分方法内计算的相对折叠区域。从连续序列近似获得的自由能分布有更大的障碍比更微观的变分理论，这被理解为部分有序的后果。
2000-08-30 cond-mat.soft q-bio
Testing the helix model for protein folding on four simple proteins
我们测试了一个简化的，本地版本的螺旋模型上的两个合成和两个天然蛋白质，研究其预测天然二级结构的效率。我们获得的结果对于合成序列非常好，对于两个天然序列较差。这表明，非当地条件在确定二级结构方面发挥着根本作用，即使在某些情况下，当地条件本身可能就足够了。
1997-08-19 cond-mat.soft q-bio
Origins of Chevron Rollovers in Non-Two-State Protein Folding Kinetics
一些蛋白质的Chevron翻转意味着它们的对数折叠速率在天然稳定性方面是非线性的。这是预测的晶格和连续体高模型产生的基态从短暂的填充强天然条件下的紧凑的构象减少accessibility。尽管这些模型的本机为中心的相互作用，减速部分是由于动力学捕获所造成的一些折叠中间体的非本机拓扑结构。值得注意的是，小的单结构域蛋白质的简单的双态折叠动力学不能通过常见的Gō-like方案再现。
2003-05-20 cond-mat.soft q-bio
Folding Proteins with Both Alpha and Beta Structures in a Reduced Model
提出了一个既能折叠螺旋结构又能折叠该模型的目标是找到一个无偏的有效势，该势包含了水的影响，同时可以在合理的时间内预测具有给定序列的蛋白质的三维结构。为了这个目的，而不是专注于真正的折叠动力学或在原子尺度上的完整结构细节，我们采用蒙特卡罗方法和粗粒度的蛋白质表示，其中侧链和骨架被替换为合适的几何对象与已知的结构一致。在粗粒度表示的基础上，我们可以开发有效势。两个新的相互作用，偶极-偶极相互作用和局部疏水相互作用，被引入，并示出是至关重要的氢键形成的二级结构。特别是，第一次，我们证明了所得到的简化模型可以成功地折叠蛋白质的螺旋和片结构，而不使用任何偏见的潜力。进一步的分析表明，该模型也可以折叠其他蛋白质在合理的精度，从而提供了一个有前途的起点的问题，蛋白质折叠。
2006-07-17 cond-mat.soft
Protein Folding as a Physical Stochastic Process
我们将蛋白质折叠建模为如下的物理随机过程。未折叠的蛋白质链被视为SAW（自回避行走）描述的无规卷曲。折叠是由疏水力和其他相互作用，如氢键，这可以考虑通过施加条件的SAW。这个模型被称为CSAW（conditioned self-avoiding walk）。从概念上讲，数学基础是广义朗之万方程。在实践中，该模型是在计算机上实现的SAW和蒙特卡洛相结合。为了说明模型的灵活性和能力，我们考虑了一些例子，包括折叠途径，弹性性质，螺旋形成，和集体模式。
2007-07-17 cond-mat.soft
Structural and Energetic Heterogeneity in Protein Folding
一个一般的理论框架，开发使用自由能功能的方法来了解异质性的影响，在折叠的一个精心设计的蛋白质。本机充满活力的异质性所产生的非均匀性在本地的稳定性，以及熵的异质性固有的拓扑结构的本地都调查，其影响的折叠自由能景观和折叠机制。给定最低限度地受挫的蛋白质，结构和能量异质性降低了折叠的热力学屏障，并且在足够的异质性中设计可以消除折叠转变温度下的屏障。在整个蛋白质中具有不同的稳定性分布和相应的不同折叠机制的序列仍然可以是相同结构的良好折叠器。这个理论框架允许的耦合效应的能量和拓扑结构的蛋白质折叠的系统研究，并提供解释和预测，为未来的实验，可能会调查这些影响。
2000-09-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Putting Proteins back into Water
我们引入一个简化的蛋白质模型，其中溶剂（水）的自由度显式出现（虽然在一个非常简化的方式）。使用这个模型，我们能够恢复在很宽的温度范围内的蛋白质的热力学现象。特别是，我们描述了一个单一的框架内的温暖和{ \it冷}蛋白质变性，同时解决重要的问题模型蛋白质的结构。
2000-10-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio
Protein folding and heteropolymers
我们提出了一个统计力学方法来解决蛋白质折叠问题。本文首先回顾了蛋白质的一些基本性质，并介绍了一些描述蛋白质热力学的物理模型。这些模型依赖于这些非随机生物分子的随机杂聚描述。研究了各种随机性，并讨论了与无序系统的联系。最后，我们简要研究了蛋白质的动力学。
1997-06-12 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft q-bio
The role of the energy gap in protein folding dynamics
利用唯象主方程研究了蛋白质的折叠动力学。的能量分布被视为截断指数的错误折叠状态加上一个天然的状态坐在下面的连续。折叠动力学的间隙的影响进行了研究，对于不同的蛋白质的不同状态之间的跃迁概率的各种模型。我们表明，对于某些模型，放松到原生状态的加速增加的差距，而对于其他人则放缓。
1998-11-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft q-bio
Variational theory for site resolved protein folding free energy surfaces
我们提出了一个微观变分理论的自由能表面的快速折叠蛋白质，允许折叠动力学被解决的残基水平使用Debye-Waller因素作为本地序参量。我们将该方法应用于大肠杆菌阻遏物，并与定点突变实验进行比较。形成的原生结构和沿折叠路线的自由能分布被证明是很好地描述的毛细作用近似，但由于局部折叠拓扑结构的一些精细结构。
1999-01-18 cond-mat.soft q-bio
Modeling two-state cooperativity in protein folding
一种蛋白质模型，其成对相互作用能随局部环境的变化而变化，即，包括触点之间的某种集体效应。晶格蒙特卡罗模拟的结晶特性和自由能分布显示了明确的两态行为和协同折叠的这种模型。作为比较，相关的模拟通常的高模型，其中的相互作用能是独立的局部构象，也作出了。我们的研究结果表明，在折叠过程中的相互作用的演变起着重要的作用，在蛋白质折叠的两态协同。
2001-03-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio
The percolation transition of hydration water: from planar hydrophilic surfaces to proteins
水合水的跨越氢键网络的形成被发现发生通过在各种系统中的2D渗滤过渡：光滑的亲水性表面，表面的单个蛋白质分子，蛋白质粉末和稀释的肽溶液。水-水氢键的平均数nH在逾渗阈值从2.0到2.3变化，这取决于温度，系统大小和表面性质。计算的nH允许一个简单的估计在各种系统中，包括生物分子的水合水的渗滤阈值。
2005-08-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
