The polar clasps of a bank vole PrP(168--176) prion protofibril revisiting
2018年1月17日，将河岸田鼠PrP（168-176）（PrP $β$ 2- $α$ 2环中的一个片段）朊病毒原纤维上的两个电子晶体学结构（PDB条目6AXZ，6 BTK）释放到PDB库中。[Nat Struct Mol Biol 25（2）：131-134（2018）]发表的论文报告了这两种晶体结构的一些极性扣，以及“Tyr 169和相对链上Asn 171的骨架羰基之间的片间氢键。- 该氢键不直接在相邻的链B和链A之间。此外，通过重新观察极性扣，我们还发现了另外两个氢键（B. Asn 171 @H-A. Gln 172@OE1，B. Tyr 169 @OH-A. Gln 172@N），它们分别位于一片的A链和另一片的B链之间。对于相邻的两个单个$β$ -片层AB，两个新氢键与[Nat Struct Mol Biol 25（2）：131-134（2018）]中的实验氢键（Tyr 169与相对链上Asn 171的骨架羰基之间的片层间氢键）完全不同。
2019-01-21 physics.bio-ph q-bio.BM
Learning Correlations between Internal Coordinates to improve 3D Cartesian Coordinates for Proteins
我们考虑一个通用的表示问题的内部坐标（键长，价角，二面角）和它们的转换到三维笛卡尔坐标的生物分子。我们表明，内部到笛卡尔的过程依赖于正确预测化学之间的微妙的内部坐标本身的相关性，学习这些相关性增加了笛卡尔表示的保真度。这个普遍的问题已经通过蛋白质的机器学习解决了，但是通过适当的公式化数据，可以扩展到任何类型的链生物分子，包括RNA，DNA和脂质。我们表明，内部到笛卡尔的过程依赖于正确预测化学之间的微妙的内部坐标本身的相关性，学习这些相关性增加了笛卡尔表示的保真度。我们开发了一种机器学习算法Int2Cart，用于从蛋白质的主链扭转角和残基类型预测键长和键角，并且允许比使用固定键长和键角或依赖于单个残基上的主链扭转角和残基类型的静态库方法更好地重建蛋白质结构。Int2Cart算法已在www.example.com上作为单独的python包实现。
2022-05-12 physics.bio-ph
Reduced Dimensionality (4,3)D-hnCOCANH Experiment: An Efficient Backbone Assignment tool for NMR studies of Proteins
序列特异性共振归属和蛋白质的二级结构测定构成了利用NMR进行各种结构和功能蛋白质组学研究的基础。在这种情况下，一个有效的独立的方法快速分配的骨干（1H，15 N，13 Ca和13 C '）的共振和二级结构的测定蛋白质已在这里提出。与目前用于该目的的可用策略相比，该方法仅采用单一的降维（RD）实验-（4，3）D-hnCOCANH，并利用骨架（13 Ca和13 C '）化学位移的线性组合来实现与单个化学位移（参见正文）相比相对更好的分散，以进行有效和快速的数据分析。此外，该实验导致具有自身（残基内）和连续（残基间）碳相关峰的直接区别的光谱;这些峰在符号上相反，因此可以容易地区分，而无需使用额外的补充实验。最重要的是，该方法的主要优势在于其基于以下内容的高效且鲁棒的分配策略：（a）多个，（b）在不同的[（F_1（13 C）-F_3（1H）]和[（F_2（15 N）-F_3（1H）]]中，3D光谱的平面，其使得能够容易地识别某些特定的三重序列（参见文本），并且因此用作用于将顺序连接的HSQC交叉峰的延伸映射到主要序列上的检查点，用于具体地分配共振序列。总体而言，这里提出的独立方法将是一个重要的骨干分配工具的结构和功能蛋白质组学，蛋白质折叠，和药物发现的NMR研究计划。
2013-02-18 physics.bio-ph physics.chem-ph
Entropic Stabilization of Proteins by TMAO
为了了解氧化三甲胺（TMAO）诱导蛋白质折叠状态稳定化的机制，我们系统地研究了TMAO对几种模型二肽（Leucine，L2，Serine，S2，Glutamine，Q2，Lysine，K2，Glycine，G2）的作用，以阐明残基特异性TMAO相互作用对蛋白质变性状态的溶剂暴露构象小片段的影响。我们发现，TMAO优先与暴露的二肽骨架氢键，但一般不与非极性或极性侧链。然而，与带正电荷的Lys的相互作用显著大于与主链的相互作用。二肽G2是纯酰胺骨架的有用模型，通过在TMAO中的酰胺氮和氧之间形成氢键与TMAO相互作用。相比之下，TMAO从六肽G6中的蛋白质主链耗尽，这表明多肽链的长度在TMAO水溶液中是相关的。这些模拟导致的假设，TMAO诱导的蛋白质和肽的稳定是从蛋白质表面提供的分子内相互作用比TMAO和骨架之间的溶质消耗的结果。为了验证我们的假设，我们对TMAO对本质无序的Aβ16-22（KLVFFAE）单体的作用进行了额外的模拟。在不存在TMAO的情况下，Aβ16-22是无序的无规卷曲。而在TMAO水溶液中，Aβ16-22单体样品构象致密。在高浓度TMAO下，二级结构由无规卷曲向α-螺旋转变.我们的工作突出了TMAO对长多肽链的作用与蛋白质在拥挤环境中因排除体积相互作用而熵稳定之间的潜在相似性。在这个意义上，TMAO是纳米拥挤颗粒。
2011-10-20 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.BM
Towards atomistic resolution structure of phosphatidylcholine glycerol backbone and choline headgroup at different ambient conditions
磷脂是生物膜的基本组成部分。尽管有大量精确的实验数据，但磷脂酰胆碱双层膜中甘油主链和胆碱头基的原子级分辨结构尚不清楚。原子分辨率的分子动力学模拟模型将自动解析结构，给出实验结果的解释，如果该模型将再现实验数据。在这项工作中，我们比较了14个不同的原子分辨率模型和实验之间的完全水合的脂质双层的甘油主链和胆碱头基的C-H键矢量序参量。目前的模型不足以精确地解析结构。然而，对三个性能最好的模型（CHARMM 36、GAFFlipid和MacRog）的仔细检查表明，采样二面角分布的改进可能会导致模型能够解析结构。尽管在完全水合结构的不准确性，响应的脱水，即P-N矢量倾斜更平行于膜法线，是定性正确的所有模型。CHARMM 36和MacRog模型比Berger/Höltje模型更好地描述了脂质和胆固醇之间的相互作用。这项工作已经并将继续通过博客nmrlipids.blogspot.fi进行进展和讨论。欢迎每个人加入讨论并通过博客做出贡献。该手稿最终将提交给适当的科学期刊。每个通过博客为这项工作做出贡献的人都将获得合著权。更多详情请参见：nmrlipids.blogspot.fi。
2015-01-14 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Using a hydrogen-bond index to predict the gene-silencing efficiency of siRNA based on the local structure of mRNA
已知短干扰RNA（siRNA）的基因沉默效应随着mRNA的靶向位置而强烈变化。人们提出了许多假说来解释这一现象。我们想测试这种位置效应是否主要是由于靶位点mRNA的二级结构。我们提出，这种结构因子可以通过一个称为“氢键（H-b）指数”的单一参数来表征，该参数表示靶区域中的核苷酸与mRNA的其余部分之间形成的氢键的平均数量。该指数可以使用计算方法来确定。我们测试了H-b指数与使用各种siRNA对三个基因（Bcl-2、hTF和细胞周期蛋白B1）的基因沉默效应之间的相关性。我们发现基因沉默效应与H-b指数呈负相关，表明靶位点的局部mRNA结构是位置效应的主要原因。基于这一发现，我们建议H-b指数可以为未来的siRNA设计提供有用的指导。
2017-10-20 physics.bio-ph q-bio.BM q-bio.GN
Optimizations of force-field parameters for protein systems with the secondary-structure stability and instability
我们提出了一种新的方法来细化蛋白质系统的力场参数。在该方法中，二级结构的稳定性和不稳定性之间的协议，通过实验获得的蛋白质构象和分子动力学模拟得到的作为力场参数的优化标准。作为本方法应用的一个例子，我们通过搜索主链二面角的$ψ$（N-C $^α$ -C-N）和$ζ$（C $^β$ -C $^α$ -C-N）的挠能参数空间，精化了AMBER ff 99 SB力场的力场参数集.然后，我们进行了折叠模拟$α$ -螺旋和$β$ -发夹肽，使用优化的力场。结果表明，新的力场参数给出的结构比原来的AMBER ff 99 SB力场更符合实验含义。
2013-01-07 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph physics.chem-ph
Salt-specific stability and denaturation of a short salt-bridge forming alpha-helix
使用1微秒分子动力学（MD）计算机模拟研究了在大盐浓度（3-4 M）的显式电解质水溶液（NaCl、KCl、NaI和KF）中单个丙氨酸基Ace-AEAAAKEAAAKA-Nme肽的结构。肽显示71 α-螺旋结构无盐和不稳定与NaCl的加入与实验的一个稍微长的版本。它主要通过Lys和Glu侧链之间的直接和间接（i+4）EK盐桥以及伴随的骨架屏蔽机制来稳定。发现NaI是比NaCl更强的变性剂，而钾盐几乎不显示影响。分子结构的研究表明，与最近的实验相一致，Na+对侧链羧酸根和骨架羰基的亲和力比K+强得多，从而削弱了盐桥和二级结构氢键。在同一时间的大I-具有相当大的亲和力的非极性丙氨酸在最近的观察线的一个大的倾向I-吸附到简单的疏水，从而“协助”Na+在其不稳定的行动。在变性状态的肽新的长寿命（10-20 ns）的“环”的配置中观察到单个Na+离子和水分子的氢键结合到多个骨架羰基。在试图分析的优先相互作用形式主义内的变性行为，我们确实发现，对于最强的变性剂，碘化钠，蛋白质是最不水合。此外，蛋白质变性的可能指示可能是肽骨架的第一溶剂化壳被不稳定共溶质（钠）优先溶剂化。
2008-08-28 physics.bio-ph physics.chem-ph
How Cations Change Peptide Structure
阳离子和蛋白质之间的特异性相互作用对肽和蛋白质结构具有强烈的影响。我们在这里阐明了潜在的相互作用的性质，特别是关于对聚酰胺主链结构的影响。要做到这一点，我们比较的构象合奏模型肽在隔离和存在下的Li+或Na+阳离子的国家的最先进的密度泛函理论（包括范德华效应）和气相红外光谱。这些单价阳离子对转角形成肽的局部骨架构象具有剧烈的影响，通过破坏H键合网络和由此产生的骨架构象的严重扭曲。事实上，Li+和Na+甚至可以对同一肽具有不同的构象效应。我们还评估了当前近似密度泛函对肽-阳离子系统的预测能力，并将其与已建立的蛋白质力场以及高水平量子化学（CCSD（T））的结果进行比较。
2013-04-29 physics.bio-ph physics.chem-ph q-bio.BM
Confocal micro-Raman Spectra of untreated and lethally treated Escherichia coli exposed to UV-B and violet light
我们报告的变化，在拉曼光谱的活土方ichi大肠杆菌（大肠杆菌），导致暴露于致命的能量密度的300 nm（UV-B）和405 nm（紫）的光子。在第一种情况下，4.13 eV的每光子能量足以破坏细菌中的大部分原子间键，并且观察到拉曼光谱的主要变化，特别是在RNA/DNA区域。该能量与连接磷酸根骨架部分的C-H、N-H和P-O键结合能接近共振，并可能引发拉曼修饰。相比之下，3.06 eV的紫光子能量不足以裂解较强的系统键。在这种情况下所需的大得多的致死通量在共振C-N和C-P键连接的氨基酸/蛋白质基团和脂质峰信号中产生显著变化，但在核苷酸-DNA/RNA特征中的变化要小得多。
2017-01-06 physics.bio-ph physics.chem-ph
Protein structure validation and refinement using amide proton chemical shifts derived from quantum mechanics
我们提出的ProCS方法的快速和准确的预测蛋白质骨架酰胺质子化学位移敏感的探针的几何形状的关键氢键，决定蛋白质结构。ProCS的参数化对量子力学（QM）的计算和再现高水平的QM结果获得的小蛋白质的RMSD为0.25 ppm（r = 0.94）。ProCS与PHAISTOS蛋白质模拟程序连接，用于推断反映实验测量的酰胺质子化学位移值的统计蛋白质系综。从蛋白G、泛素和SMN Tudor结构域的高分辨率X射线结构开始，这种基于化学位移的结构细化导致与实验非常一致的平均化学位移、氢键几何形状和反式氢键（h3 JNC '）自旋-自旋耦合常数。我们表明，结构的敏感性的QM为基础的酰胺质子化学位移的预测是需要细化蛋白质结构，这一协议。因此，ProCS方法提供了一种强大的新工具，用于将氢键网络的结构细化到高精度，具有许多潜在的应用，例如蛋白质在配体结合中的灵活性。
2013-11-24 physics.bio-ph physics.chem-ph q-bio.BM
Quanta of Local Conformational Change: Conformons in alpha-helical proteins
我们提出的conformon作为一个量子的构象变化的能量转移在α-螺旋蛋白质。激发量子和构象自由度之间相互作用的基本机制是非线性的，并导致构象能的孤立波包。这种现象是α-螺旋特有的，而不是蛋白质中的β-折叠，因为构成α-螺旋骨架的三条氢键链。
2010-01-08 cond-mat.soft physics.bio-ph quant-ph
Direct observation of a hydrophobic bond in loop-closure of a capped (-OCH2CH2-)n oligomer in water
计算了-CH 2CH 3封端的（-OCH 2CH 2-）n低聚物在水中的端到端分离的概率密度P（r）的小r变化，与CH 4.相同条件下平均力的CH 4势。由于水溶液CH 4…CH 4平均力势是原始疏水键的自然物理定义，本文的结果为直接观察疏水键提供了一个实验条件。物理图像是可溶性链分子携带封端基团进入水溶液，并允许它们以合理的频率找到彼此。与无溶剂时的相应结果比较表明，溶质氧原子的水合作用使链状分子球膨胀。这支持了这样一种观点，即链分子小球可能对疏水相互作用有次要影响，这是这里首先感兴趣的。链分子小球的体积对于比较有溶剂和没有溶剂的概率是重要的，因为它表征了封端基团的局部浓度。研究其他盖帽组，使X射线和中子衍射测量的P（r）进行了讨论。
2010-10-10 physics.bio-ph physics.chem-ph
Thermodynamics of the collapse transition of the all-backbone peptide Gly15
模拟显示Gly $_{15}$，一种缺乏任何侧链的多肽，可以在水中塌陷。我们通过计算反应坐标的每个端点处的水合自由能来评估这种塌陷中的水合热力学，这里是链中的端到端距离（PDMATHAMN）。为了研究一个给定的$r$的各种构象的作用，我们研究的条件分布，$P(R_g | r)$，对于一个给定的$r$值的回转半径。$P(R_g|r)$被发现变化更温和相比，相应的变化在过量的水合自由能。使用这种洞察力在一个多状态概括的潜在分布定理，我们计算一个合理的上限为给定的$r$的肽的水合自由能。在此基础上，我们发现，肽水合大大有利于链的扩展状态，尽管原始的疏水效应有利于链崩溃。塌陷的净自由能被认为是相反的肽内和水合作用之间的微妙平衡，肽内的贡献有利于塌陷的一个小的利润。有利的肽内相互作用主要是静电起源，并发现主要来自C = O偶极之间的相互作用，C = O和N-H基团之间的氢键相互作用，以及N-H偶极之间的有利相互作用。
2016-05-05 physics.bio-ph physics.chem-ph
