Small-angle scattering studies of intrinsically disordered proteins and their complexes
内源性无序蛋白（IDP）具有广泛的生物学功能。它们的相关性激发了强烈的研究活动，寻求表征它们的序列/结构/功能关系。然而，这些分子的构象可塑性阻碍了传统的结构方法的应用，新的工具和概念正在开发，以解决它们带来的挑战。小角散射（SAS）是一种结构生物学技术，用于探测无序蛋白质及其与其他生物分子复合物的大小和形状。SAS的低分辨率特性可以通过专门设计的计算工具及其与互补结构信息的组合解释来补偿。在这篇综述中，我们描述了SAS应用于无序蛋白质和高度灵活的复合物的最新进展，并讨论了当前的挑战。
2016-11-07 physics.bio-ph q-bio.BM
Computational design of intrinsically disordered proteins
本综述探讨了内在无序蛋白质的计算从头设计，总结了在定制构象系综、分子识别和相行为方面的最新进展，并概述了整合知识、物理与机器学习方法的可扩展设计策略。
2025-09-15 q-bio.BM
Probing conformational dynamics of antibodies with geometric simulations
本章介绍了应用约束几何模拟预测抗体的结构动力学。我们利用约束几何模拟方法FRODAN，这是一个低计算复杂度的替代分子动力学（MD）模拟，可以快速探索蛋白质结构中的灵活运动。FRODAN非常适合于大型蛋白质、复合物、内在无序蛋白的构象动力学分析，以及在较长的生物相关时间尺度上发生的动力学分析，这些通常是经典MD模拟无法达到的。这种方法预测蛋白质动力学在一个所有的原子规模，同时保持现实的共价键，保持二面角在积极良好的构象，同时避免空间冲突，除了执行其他几何和立体化学标准检查。在这一章中，我们应用FRODAN展示其适用性探测功能相关的动态的IgG 2a，包括大幅度域域运动和互补决定区（CDR）环的运动。正如在以前的实验研究中所建议的，我们的模拟表明，抗体可以探索大范围的构象空间。
2021-09-29 q-bio.BM
Polymorphic Dynamics of Microtubules
从假设微管蛋白二聚体是一个构象稳定的分子-在室温下的弯曲和直的配置之间波动-我们开发了一个模型的微管晶格的多晶型动力学。我们表明，微管蛋白的双稳态一贯解释不寻常的动态波动，明显的长度-刚度关系的嫁接微管和弯曲的螺旋外观的微管一般。分析实验数据，我们得出结论，紫杉醇稳定的微管存在于高度合作，但强烈波动的螺旋状态。当被末端夹住时，微管经历了一种不寻常的零能量运动-在其效果上让人想起有限的旋转铰链。
2010-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.bio-ph
The standard coil or globule phases cannot describe the denatured state of structured proteins and intrinsically disordered proteins
本文通过多尺度分子动力学模拟研究结构化蛋白变性态和固有无序蛋白的构象空间，发现均聚物的标准球状相和线圈相及其检测工具不能直接用于描述蛋白质。
2025-03-11 q-bio.BM
Automaton model of protein: dynamics of conformational and functional states
在这篇概念性的论文中，我们建议探索量子现象的本体/认识论描述与蛋白质构象和功能状态的动力学之间的相互关系之间的类比。另一个新的想法是应用自动机理论来模拟后者的动力学。在我们的模型中，蛋白质的行为被建模的两个动力系统，本体和认知，分别描述蛋白质的构象和功能状态的演变的援助。认知自动机是基于本体状态空间上的功能（观察）等价关系由本体自动机构造而成的。这让人想起了涌现量子力学的一些方法，其中量子（认知）态被视为代表一类前量子（本体）态。该方法与标准{ \it蛋白质结构-功能范例}不匹配。然而，它是完美的内在无序蛋白的行为建模。在数学上，蛋白质的本体状态（构象状态）的空间建模的帮助下，$p$ -进数或更一般的超度量空间编码的内部层次结构的蛋白质。简要讨论了与$p$ -adic动力系统理论的联系。
2017-04-15 cs.IT math.IT q-bio.BM
Claws, Disorder, and Conformational Dynamics of the C-terminal Region of Human Desmoplakin
多细胞生物体由通过复杂的粘附复合物相互作用的细胞组成。桥粒是膜相关的粘附复合物，其机械地将细胞骨架中间丝（IF）系在两个相邻细胞之间，从而在组织（例如皮肤和心脏）中产生坚韧连接的网络。桥粒斑蛋白（DP）是结合IF的关键桥粒蛋白，并且DP-IF缔合造成了一个难题：桥粒斑蛋白必须稳定且紧密地结合IF以维持桥粒的结构完整性。然而，新合成的DP必须沿细胞骨架运输到新生桥粒组装的位点，而不“粘”到IF网络，这意味着弱或短暂的DP-IF接触。最近的工作表明，这些接触调制DP的C-末端尾部的翻译后修饰（PTM）。使用分子动力学模拟，我们已经阐明了这些PTM诱导的效果的结构基础。我们的模拟，接近2微秒的总和，表明S2849的磷酸化诱导桥粒斑蛋白的C-末端尾（DPCTT）的“精氨酸爪”。如果一个关键的精氨酸，R2834，是甲基化，DPCTT优先样品的构象，是几何上非常适合作为底物进行磷酸化的同源激酶GSK 3。我们认为，DPCTT是一种分子开关，通过其构象动力学，DP作为GSK 3底物的功效。最后，我们发现，波动的DPCTT可以接触DP的其他部分，这表明了一个竞争性的结合机制的调制DP-IF相互作用。
2016-06-08 physics.bio-ph q-bio.BM
Binding-and-folding recognition of an intrinsically disordered protein using online learning molecular dynamics
Universitat Pompeu Fabra（庞培法布拉大学）
内在无序蛋白通过与其它蛋白质结合后折叠参与许多生物过程。然而，从原子论的角度来看，耦合的折叠和结合过程并没有得到很好的理解。其中一个主要问题是折叠是在结合之前还是之后发生的。在这里，我们使用一种新的无偏高通量自适应采样方法来重建之间的结合和折叠的无序的反式激活结构域的\mbox{c-Myb}和KIX结构域的CREB结合蛋白。重建的长期动力学过程突出了作为折叠的$α$ -螺旋的\mbox{c-Myb}上的短延伸氨基酸的结合。亮氨酸残基，特别是Leu 298至Leu 302，建立初始天然接触，其引发肽的其余部分的结合和折叠，其中N-末端区域上的构象选择与C-末端的诱导配合的混合物。
2023-02-20 cs.LG physics.comp-ph q-bio.BM
Electrostatic Forces Mediate Fast Association of Calmodulin and the Intrinsically Disordered Regulatory Domain of Calcineurin
内在无序蛋白（IDP）和具有内在无序区（IDR）的蛋白质控制着许多令人生畏的生理过程。对于这些蛋白质，其与信号转导通路中蛋白质相互作用的分子机制尚不清楚。使用折叠的，钙负载的钙调蛋白（CaM）与钙调磷酸酶调节IDP作为IDP介导的信号转导事件的原型的相互作用，我们发现IDP结构和静电相互作用的相互作用，在确定蛋白质-蛋白质协会的动力学。使用一系列的生物物理方法，包括停流和计算模拟，我们量化的相对贡献的静电相互作用和构象合奏的特点，在确定关联动力学的钙调蛋白（CaM）和钙调神经磷酸酶调节结构域（CaN RD）。我们的主要研究结果是，钙调素/CN RD协会率强烈依赖于离子强度和观察到的利率在很大程度上是由静电驱动的相互作用强度之间的钙调素和狭窄的CaN RD钙调素识别域。这些研究突出了控制信号转导动力学的分子机制，可用于涉及IDP的广泛的信号级联。
2016-11-13 q-bio.BM
Artificial intelligence techniques for integrative structural biology of intrinsically disordered proteins
Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）；University of Chicago（芝加哥大学）；University of Pittsburgh（匹兹堡大学）
我们概述了人工智能（AI）和机器学习（ML）技术在内在无序蛋白（IDP）集成结构生物学方面的最新进展。IDP挑战传统的蛋白质结构-功能范式，通过调整它们的构象以响应特异性结合伴侣，导致它们介导多样且通常复杂的细胞功能，如生物信号传导、自组织和区室化。因此，对传统的结构测定技术来说，获得对其功能的机械见解是具有挑战性的。通常，科学家们不得不依靠从各种实验技术中获得的零碎证据来描述其功能机制。多尺度模拟可以帮助弥合关于IDP结构功能关系的关键知识差距-然而，这些技术在解决IDP构象集合中的涌现现象方面也面临挑战。我们认为，可扩展的统计推断技术可以有效地整合从多种实验技术以及模拟收集的信息，从而提供访问这些新兴现象的原子细节。
2020-12-01 cs.AI q-bio.BM
GeoGraph: Geometric and Graph-based Ensemble Descriptors for Intrinsically Disordered Proteins
InstaDeep
GeoGraph通过结合几何和图方法，从序列预测内在无序蛋白质的构象集合统计信息，提升对关键生物物理性质的预测能力。
2025-12-18 cs.LG q-bio.BM
Charge fluctuation effects on the shape of flexible polyampholytes with applications to Intrinsically disordered proteins
无规聚两性电解质（PA）含有沿聚合物链随机分布的带正电荷和带负电荷的单体。假设电荷之间的相互作用由德拜-休克尔势给出。我们发现，PA的大小是由静电相互作用之间的相互作用，引起的静电（PE）的效果，由于每个单体的净电荷（$σ$），和一个有效的吸引PA相互作用，由于电荷波动，$δσ$。当PA效应很重要时（${\frac{δσ}σ} > 1$），这些项之间的相互作用引起回转半径$R_g$对德拜长度倒数$κ$的非单调依赖性。在相反的极限下，$R_g$随着$κ$的增加而单调减少。PA链的模拟，使用带电珠弹簧模型，进一步证实了我们的理论预测。模拟明确表明，构象异质性表现在序列之间具有相同的PA参数。一个明确的含义是，PA序列的相位，并通过推理IDP，不能仅使用裸PA参数（$σ$和$δσ$）来确定。该理论用于计算$N$上$R_g$的变化，即一组内含子紊乱蛋白（IDP）的残基数量。对于$N$在24到441之间的某类IDP，尺寸随着$R_g \sim N^{0.6}$而增长，这与小角X射线散射（SAXS）实验的数据一致。
2018-06-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Solvent Effects in the Helix-Coil Transition Model can explain the Unusual Biophysics of Intrinsically Disordered Proteins
我们分析了一个模型的统计描述的多肽链螺旋线圈过渡，在那里我们考虑到其主要序列的特异性，量化的相空间体积比的数量对应于螺旋构象的所有可访问的状态。然后将所得的过渡相图与内在无序蛋白（IDP）中二级结构的不寻常行为并列，并观察到许多相似之处，即使蛋白质折叠是一个比螺旋-卷曲过渡更复杂的过渡。事实上，在IDP中观察到的大体积和疏水性氨基酸的缺陷，转化为相空间体积的较大值，使我们能够定位螺旋-卷曲转变的参数空间中的区域，该区域对应于IDP中构象转变固有的二级结构转变，并且与球状蛋白相比，其特征在于修改的相图。在这里，我们认为如何修改的相图的性质，从一个模型的螺旋线圈过渡在溶剂中，将照亮了转出响应的IDP的环境条件的变化，直接遵循从折返（冷变性）分支在他们的折叠相图。
2015-07-14 q-bio.BM
Water and molecular chaperones act as weak links of protein folding networks: energy landscape and punctuated equilibrium changes point towards a game theory of proteins
水分子和分子伴侣有效地帮助蛋白质折叠过程。在这里，我们描述了他们的行动的背景下的能量和拓扑网络的蛋白质。在能量方面，水和分子伴侣被认为可以降低各种局部能量最小值之间的活化能，平滑能量景观，从构象陷阱中拯救错误折叠的蛋白质并稳定其天然结构。在动力学方面，水和分子伴侣可以使间断平衡的构象变化不那么间断，并帮助蛋白质松弛。最后，水和分子伴侣可能有助于蛋白质-大分子相互作用过程中多种能量景观的融合。我们还讨论了引入蛋白质游戏来缩小蛋白质与另一种大分子结合时的能量景观的可能性。水和分子伴侣都提供了一组扩散的快速波动的弱链接（低亲和力和低概率相互作用），这使得所有这些陈述都可以推广到众多的网络。
2005-04-22 q-bio.BM
Deep Learning of Proteins with Local and Global Regions of Disorder
针对固有无序蛋白质/区域预测置信度低的问题，提出基于Transformer语言扩散模型的IDPForge方法，生成与实验数据一致的全原子无序集合，无需序列特异性训练或重加权，促进无序蛋白质结构研究。
2025-03-29 q-bio.BM
An Introduction to Biomolecular Simulations and Docking
活细胞内和周围的生物分子--蛋白质、核酸、脂质、碳水化合物--不断地对在生理温度下可热接触的无数构象状态进行采样。同时，给定的生物分子还对由其他生物聚合物、小分子、水、离子等组成的快速波动的局部环境进行采样（并被采样），所述局部环境扩散到几纳米内，导致将大的超分子组装体缝合在一起的分子间接触。事实上，所有的生物系统都可以被看作是分子相互作用的动态网络。作为实验的补充，分子模拟提供了一种独特的强大方法来分析生物分子的结构，机制和动力学;这是可能的，因为定义复杂生物分子系统的分子接触受到表征单个小分子的相同物理原理（力，能量学）的控制，并且这些更简单的系统相对容易理解。随着现代算法和计算能力，模拟现在是一个不可或缺的工具，检查生物分子组件的原子细节，从构象运动在一个单独的蛋白质的扩散动力学和分子间碰撞在形成细胞规模的组件，如核糖体的早期阶段。本文主要从生物分子相互作用的角度介绍了分子模拟和对接的物理化学基础。
2014-07-14 q-bio.BM
SF-Cluster: Frustration-Guided MSA Subsampling for Alternative Protein Conformation Recovery
University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）
提出SF-Cluster方法，利用预测的局部能量挫折模式对MSA进行子采样，以恢复替代蛋白质构象，在48个基准案例中优于AF-Cluster，尤其在变构系统中提升15.5个百分点。
2026-06-30 q-bio.BM
Conformational Fluctuations and Phases in Fused in Sarcoma (FUS) Low-Complexity Domain
本研究结合固态 NMR 与截短构建体分析 FUS-LC 的构象和相态，阐明 core-1/core-2 原纤维结构、稳定机制及位点特异性磷酸化效应。
2023-06-05 q-bio.BM
Systematic conformation-to-phenotype mapping via limited deep-sequencing of proteins
非天然构象驱动蛋白质错误折叠疾病，使生物工程工作复杂化，并推动分子进化。目前没有实验技术是非常适合阐明他们和他们的表型效应。特别棘手的是由内在无序的蛋白质组成的瞬时构象。我们描述了一种方法来系统地发现，稳定和纯化天然和非天然构象，在体外或体内产生的，并直接连接构象的分子，有机体，或进化表型。这种方法涉及整个蛋白质的高通量二硫键扫描（HTDS）。为了揭示哪些二硫键捕获哪些色谱可分辨的构象异构体，我们设计了一种用于蛋白质的双Cys变体文库的深度测序方法，该方法精确地同时定位每个多肽内的两个Cys残基。高丰度E.大肠杆菌周质分子伴侣HdeA揭示了不同类别的无序疏水构象与可变的细胞毒性取决于骨干交联。HTDS可以桥接构象和表型景观的许多蛋白质，在二硫化物允许的环境中发挥作用。
2023-01-30 physics.bio-ph q-bio.BM
Machine learning methods to study sequence-ensemble-function relationships in disordered proteins
本文综述了利用机器学习方法研究无序蛋白质序列-ensemble-功能关系的最新进展，涵盖构象ensemble生成、序列设计及序列与功能关联，强调实验、理论与模拟的整合及进化约束的作用。
2025-02-26 q-bio.BM
Phase separation and single-chain compactness of charged disordered proteins are strongly correlated
内在无序蛋白（IDP）的液液相分离是细胞中无膜细胞器调节形成的主要基础因素。IDP的相行为对其氨基酸序列敏感。在这里，我们应用最近的随机相近似聚合物理论，以探讨如何为多个链的蛋白质相分离的趋势，其特征在于由临界温度$T^*_{\rm cr}$，与蛋白质的单链平均回转半径$\langle R_{\rm g} \rangle$。对于一组含有相同数量的正电荷和负电荷残基的不同排列的序列，我们发现了一个惊人的相关性$T^*_{\rm cr}\sim \langle R_{\rm g} \rangle^{-γ}$与$γ$一样大的$\sim 6.0$，表明静电效应对促进单链构象的紧凑性和相分离具有类似的显着影响。此外，$T^*_{\rm cr}\propto -{\rm SCD}$，其中SCD是最近提出的仅由序列信息确定的“序列电荷装饰”参数。我们的研究结果破译IDP相位分离的序列依赖的分歧进行了讨论。
2017-05-18 q-bio.BM
