Structural ensembles of disordered proteins from hierarchical chain growth and simulation
紊乱的蛋白质和核酸在细胞功能和疾病中起关键作用。在这里，我们回顾了最近的进展，在计算探索的构象动力学的柔性生物分子。我们专注于分层链增长（HCG）从片段库建立原子分子动力学模拟。HCG以统计学上可重复的方式将链片段组合成全长原子详细的生物分子结构的集合。输入片段结构通常从分子动力学模拟收集，但也可以来自结构数据库。实验数据可以在链条装配期间和之后进行整合。应用于神经变性相关蛋白$α$ -突触核蛋白、tau和TDP-43，包括作为缩合物，说明了HCG的使用。最后，我们强调了与基于AI的结构建模的新兴联系。
2022-10-28 physics.bio-ph physics.chem-ph q-bio.BM
Demonstrated convergence of the equilibrium ensemble for a fast united-residue protein model
由于蛋白质全原子模拟的时间尺度限制，人们对粗粒度方法产生了浓厚的兴趣。一些方法，如“决议交换”，[E。Lyman等人，物理修订信函96，028105（2006）]可以加速正则全原子采样，但需要适当分布的粗糙系综。因此，我们证明，完全采样确实可以实现在一个充分简化的蛋白质模型，最近开发的收敛性分析验证。该模型考虑了蛋白质骨架的几何形状，刚性肽平面根据原子定义的二面角旋转，但每个残基只有两个自由度（phi和psi二面角）。我们的收敛性分析表明，小蛋白质（在我们的测试中多达89个残基）可以在不到一周的时间内在单个处理器上模拟超过50个“结构去相关时间”。我们表明，波动行为是合理的，以及讨论的应用程序，限制和扩展的模型。
2007-03-24 physics.bio-ph physics.comp-ph q-bio.BM
Identifying the minimal sets of distance restraints for FRET-assisted protein structural modeling
研究在拥挤细胞环境中利用FRET辅助MD模拟进行蛋白质结构建模，发现仅需不到8%的残基间距离约束即可诱导蛋白质构象变化，确立了该方法的有效性。
2024-08-19 physics.bio-ph q-bio.BM
Computational Studies of the Structural Stability of Rabbit Prion Protein Compared to Human and Mouse Prion Proteins
朊病毒疾病是影响人类和动物的致命性和高度传染性的神经退行性疾病。神经退行性疾病如克雅氏病、变异型克雅氏病、Gerstmann-Str $\ddot{a}$ ussler-Scheinker综合征、致死性家族性传染病、人类库鲁病、绵羊瘙痒病、牛海绵状脑病（或“疯牛病”）和牛慢性消耗病等都属于朊病毒病。目前还没有有效的治疗方法来治疗所有这些朊病毒疾病。据报道，狗、兔子和马对朊病毒疾病有抵抗力。到2010年底，所有狗、兔和马朊病毒蛋白的NMR结构（包括兔的X射线结构）都已完成，并已发布到蛋白质数据库中。因此，研究马、狗和兔朊蛋白的核磁共振和X-射线分子结构，对了解它们的免疫性朊蛋白疾病具有重要意义。作者发现狗和马的朊蛋白无论在中性还是低pH环境下都具有稳定的分子动力学结构，而兔朊蛋白只有在中性pH环境下才具有稳定的分子动力学结构。在低pH环境下，兔朊蛋白稳定的$α$ -螺旋分子结构塌缩成$β$ -折叠结构。本文重点研究了兔朊蛋白（在其C-末端NMR、同源性和X-射线分子结构区域RaPrP $^\text{C}$（120-230）），并与人和小鼠朊蛋白（分别为HuPrP $^\text{C}$（125-228）和MoPrP $^\text{C}$（124-226））进行比较。作者发现，在中性pH环境下，一些盐桥有助于兔朊蛋白的结构稳定性。
2011-07-25 physics.bio-ph q-bio.BM
Rare-event trajectory ensemble analysis reveals metastable dynamical phases in lattice proteins
我们探讨了动态大偏差的晶格杂聚物模型的蛋白质的轨迹采样的方式。我们发现存在的非平衡动力学相变之间的活动和不活动的动力学阶段，其性质取决于相互作用势的性质的轨迹合奏。当氨基酸序列引起的相互作用的完全异质性被保留时，如在完全相互作用模型或仅考虑天然相互作用的Gōs模型的异质版本中，过渡是在平衡天然状态和高度天然但动力学捕获状态之间。相比之下，对于均匀的Gō模型，其中有一个单一的自然能量，序列不起作用，动力学跃迁是展开态和自然态之间的静态双稳态的直接结果。在异质的情况下，天然活性和天然非活性状态，尽管它们的静态相似性，具有广泛变化的动态特性，它们之间的过渡甚至发生在晶格蛋白质的序列被设计成使它们最佳的文件夹。
2013-05-24 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
P2DFlow: A Protein Ensemble Generative Model with SE(3) Flow Matching
Lingang Laboratory（临港实验室）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；School of Chinese Materia Medica, Nanjing University of Chinese Medicine（南京中医药大学药学院）；School of Chemical Science and Engineering, Tongji University（同济大学化学科学与工程学院）
本研究提出基于SE(3)流匹配的蛋白质系综生成模型P2DFlow，通过设计物理先验和额外维度描述系综数据，在ATLAS数据集上优于基线模型，成功捕获蛋白质动态波动，为理解蛋白质功能提供高质量系综。
2025-03-04 cs.LG physics.bio-ph
Molecular Dynamics Studies on the Structural Stability of Wild-Type Rabbit Prion Protein: Surface Electrostatic Charge Distributions
朊病毒疾病涵盖了人类和动物的一系列神经退行性疾病，这些疾病总是致命的和高度传染性的。到目前为止，还没有一些有效的治疗方法或药物来治疗所有的朊病毒疾病。幸运的是，大量的实验经验表明，兔对从其他物种分离的朊病毒疾病的感染具有抵抗力，最近兔朊病毒蛋白及其突变体的分子结构被发布到蛋白质数据库中。朊病毒疾病是“蛋白质结构构象”疾病。因此，为了揭示朊病毒疾病的某些秘密，有必要从分子结构和动力学的角度对兔朊病毒进行研究。Wen等人（PLoS One 5（10）e13273（2010），Journal of Biological Chemistry 285（41）31682-31693（2010））报道了NMR RaPrPC（124-228）分子快照的表面具有大面积的连续正电荷分布，这有助于兔朊病毒蛋白的结构稳定性。这只是一个快照的属性。本文证实了在许多环境中，在长达30纳秒的分子动力学过程中，仍然保留了一大片正电荷分布区，但并不总是保留了正电荷分布区的连续性。这些结果可能对朊病毒疾病的药物治疗有一定的参考价值。
2011-09-10 physics.bio-ph q-bio.BM
Coarse-grained molecular simulations of allosteric cooperativity
蛋白质和配体之间的相互作用通常伴随着热可及构象的群体的重新分布。蛋白质的功能能量景观的这种动态响应使得蛋白质能够调节结合亲和力并控制对配体浓度的结合敏感性。在本文中，我们调查的结合亲和力和结合两个钙离子的钙调素（CaM）的每个域的变构协同性的结构起源，通过模拟一个简单的粗粒度模型。在这个模型中，蛋白质的开放和封闭的构象系综之间的构象转换进行了明确的模拟和配体的结合和unbinding内的大典Ensemble隐式处理。配体结合是协同的，因为结合位点在结合时通过主要构象系综的移位而偶联。经典的Monod-Wyman-Changeux变构模型与适当的结合自由能的开放和封闭的合奏准确地描述了模拟的结合热力学。模拟结果表明，CaM的两个结构域具有不同的结合亲和力和协同性。特别地，C-末端结构域以比N-末端结构域更高的亲和力和更大的协同性结合钙。从结构的角度来看，单个结合环的亲和力敏感地取决于环与结合系综中配体的结构相容性，以及未结合系综中结合位点的构象柔性。
2016-03-11 physics.bio-ph q-bio.BM
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
ProTDyn: a foundation Protein language model for Thermodynamics and Dynamics generation
针对传统分子动力学模拟计算成本高的问题，提出统一构象系综生成与多时间尺度动力学建模的基础蛋白质语言模型ProTDyn，支持灵活采样与轨迹模拟，性能优异且泛化性强，可作为传统MD模拟的高效可扩展替代方案。
2025-09-17 physics.bio-ph
Void distributions reveal structural link between jammed packings and protein cores
球状蛋白核心中疏水残基的密集堆积决定了它们的稳定性。最近，我们已经表明，蛋白质核心具有填充分数$ϕ\approx 0.56$，这是相同的密集，随机堆积的氨基酸形状的颗粒。在这篇文章中，我们比较了蛋白质核心和堵塞包装的氨基酸形状的颗粒在更大的深度，通过测量其本地和连接的空隙区域的结构特性。我们发现，在这两个系统中的表面Voronoi细胞体积和局部孔隙率的分布服从相似的统计。我们还测量的概率，可访问的，连接的空隙区域作为一个功能的球形探针粒子的大小渗透，并表明这两个系统具有相同的临界探针大小。通过测量临界指数$τ$，我们发现在氨基酸颗粒和蛋白质核的堆积中的空隙渗流属于同一普适类，这不同于在堵塞的球形堆积中的空隙渗流.我们建议，蛋白质的连接空隙区域是蛋白质的定义特征，并且可以用于区分实验观察到的蛋白质与使用计算蛋白质设计软件生成的诱饵结构。这项工作强调，堵塞包装的氨基酸形状的颗粒可以作为蛋白质核心的结构和机械类似物，因此可能是有用的，在模拟蛋白质核心的响应腔扩大和减少突变。
2018-10-31 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Structural asymmetry along protein sequences and co-translational folding
蛋白质从N端翻译到C端，这就提出了一个基本问题，即这种先天的方向性如何影响它们的进化。为了探索这个问题，我们分析了蛋白质数据库（PDB）中的16，200个结构。我们发现$α$ -螺旋在C末端和$β$ -链在N末端显著富集。此外，这种$α$ - $β$不对称性与序列长度和接触顺序相关，这两个决定折叠速率的因素暗示了与共翻译折叠（CTF）的可能联系。因此，我们提出了“最慢优先”方案，即蛋白质序列进化出结构不对称性来加速CTF：最慢的协同折叠片段位于N末端附近，因此它们在翻译过程中有更多的时间折叠。一个唯象模型预测，CTF可以加速不对称，高达一倍的速度，折叠时间与翻译时间相称时，PDB的分析表明，结构不对称性确实是最大的，在这个政权。这种对应性在原核生物中更大，它们通常需要更快的蛋白质生产。总而言之，这表明加速CTF是一种重要的进化力量，其与稳定性和功能性的相互作用在序列不对称性中编码。
2021-03-16 physics.bio-ph q-bio.BM q-bio.PE
The Structural Stability of Wild-type Horse Prion Protein - Molecular Dynamics Studies
朊病毒疾病{ \it（例如Creutzfeldt-Jakob病（CJD）、变异型CJD（vCJD）、Gerstmann-Str $\ddot{\text{a}}$ ussler-Scheinker综合征（GSS）、人的致死性家族性传染病（FFI）和库鲁病、羊的瘙痒病、牛海绵状脑病（BSE或“疯牛病”）和牛的慢性消耗性疾病（CWD）}总是影响人类和动物的致死性和高度传染性神经变性疾病。然而，到目前为止，还没有一些有效的治疗方法或药物来治疗所有这些朊病毒疾病。据报道，兔、狗和马是唯一能抵抗从其他物种分离的朊病毒疾病感染的哺乳动物物种。最近，已报道$β$ 2- $α$ 2环有助于它们的蛋白质结构稳定性。作者发现，兔子朊病毒蛋白有一个很强的盐桥ASP 177-ARG 163（就像一个拉紧的弓弦）保持这个环连接。本文证实，这种盐桥也有助于马朊蛋白的结构稳定性。因此，$β$ 2- $α$ 2环区域可能是潜在的药物靶点区域。除了这一重要的盐桥外，另外四个重要的盐桥GLU 196-ARG 156-HIS 187、ARG 156-ASP 202和GLU 211-HIS 177也对马朊蛋白的结构稳定性有很大贡献。马朊蛋白的盐桥、氢键和疏水接触等方面的数据丰富。
2011-06-30 physics.bio-ph physics.med-ph q-bio.BM
The complexity of protein interactions unravelled from structural disorder
结构紊乱可能是蛋白质相互作用的一种新机制的想法在文献中广泛存在，尽管支持这一点的统计学显著结构研究的数量少得令人惊讶。在与以前的作品不同，我们的结论完全依赖于一个大规模的分析，所有的134337 X射线晶体结构的蛋白质数据库平均超过集群的几乎相同的蛋白质序列。在这项工作中，我们探讨了组织的复杂性时，观察到的蛋白质位于替代复合物的所有相互作用的接口，显示接口逐步加起来，在一个层次的方式。我们进一步研究了这种复杂性与不同的结构紊乱措施的连接：标准的缺失残基和一个新的定义，称为“软紊乱”，它涵盖了所有的灵活和结构无定形残基的蛋白质。我们发现的证据表明，相互作用界面和软无序区域往往涉及大致相同的氨基酸的蛋白质，和初步的结果表明，软无序斑点的表面区域，新的接口逐渐容纳复杂的形成。我们的研究结果表明，无序区域不仅携带复合物内替代界面位置的关键信息，而且还携带组装顺序的信息。我们在几个例子中验证了这些假设。最后，我们比较了我们的措施的障碍与几个障碍的预测，显示这些后者是优化预测的残基是失踪的蛋白质的所有替代结构，他们不能赶上复杂的形成后无序区域的渐进演变。然而，预测的残基，如果没有丢失，往往被表征为软无序。
2020-11-24 cond-mat.dis-nn physics.bio-ph q-bio.BM
A Quantum Circuit Framework for Protein Ensemble-Level Energetics
Digital Futures Institute, University of Suffolk（萨福克大学数字未来研究所）；In-silico R&D, Evotec（Evotec公司计算机辅助研发部门）；University of Siegen（锡根大学）
该研究提出残基级门控量子电路框架，将氨基酸表示为两态量子比特，在Trp-cage等蛋白上重现能量分布，解析系综统计相关性，扩展量子蛋白建模至系综水平表征。
2026-08-13 cs.ET physics.bio-ph q-bio.BM
Structural-Functional Analysis of Engineered Protein-Nanoparticle Assemblies Using Graphene Microelectrodes
在溶液中的蛋白质-纳米颗粒组装体的表征仍然是一个挑战。我们展示了一种基于石墨烯微电极的技术，用于由封闭在开孔和闭孔铁蛋白分子中的纳米颗粒组成的模型系统的结构-功能分析。该方法很容易解决封闭的纳米粒子的电荷转移的可及性的差异，并提供了对孔介导的运输阐明纳米粒子表面上的蛋白质亚基的空间取向的定量分析的前景，比传统的催化方法更快，更高的灵敏度。
2017-08-29 physics.bio-ph
The structural order of protein hydration water
水溶解生物分子的能力对我们的生命至关重要。研究表明，蛋白质对水在其水化壳层中的行为有着深刻的影响，而水的行为反过来又影响着蛋白质的结构和功能。然而，由于缺乏合适的结合蛋白质/水界面上氢键信息的结构描述符，至今对蛋白质是否促进或破坏水在其水化壳层中的结构有序性仍没有一致的认识。本文对溶菌酶蛋白质在水中的分子动力学行为进行了全原子分子动力学模拟，并利用新开发的结构描述子分析了蛋白质水合水的氢键结构。我们发现，蛋白质促进水化水的局部结构有序化，而对单个氢键的强度的影响可以忽略不计。这些发现对生物分子的结构和功能至关重要，并为蛋白质在水中的水合作用提供了新的见解。
2022-08-25 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Ensembles of Protein Molecules as Statistical Analog Computers
一类模拟计算机建立了大量的微观概率机器进行了讨论。据推测，这种计算机在生物系统中作为蛋白质分子的集合体实现。形式主义是基于一个抽象的计算模型，称为蛋白质分子机（PMM）。PMM是一个连续时间的一阶马尔可夫系统，具有真实的输入和输出向量，有限的离散状态集，以及依赖于输入的状态转移的条件概率密度。PMM的输出是其输入和状态的函数。输入向量的分量称为广义电位，可以解释为膜电位和神经递质的浓度。输出矢量的分量称为广义电流，可以表示离子电流和第二信使的流量。一个PMM的集合（EPMM）是一组具有相同输入向量的独立相同的PMM，并且输出向量等于单个PMM的输出向量之和。这篇论文表明，生物神经元比目前流行的人工神经元模型具有更复杂的计算资源。
2003-08-13 cs.AI cs.NE physics.bio-ph
The Protein Force Field Plays a Crucial Role in Obtaining Accurate Macromolecular Ensembles of IDPs
针对传统力场难以准确模拟IDP构象系综的问题，本研究通过SAXS数据验证AMBER ff19SB-OPC水组合模型，证明其能准确预测IDP和折叠蛋白构象，并开发SWAXS-AMDE散射模型提升模拟与实验匹配度。
2025-08-26 physics.bio-ph
Protein Evolution within a Structural Space
对蛋白质结构的进化起源的理解是理解整个分子进化的关键组成部分。在这里，我们试图阐明一个潜在的蛋白质结构的“空间”的功能可能会影响蛋白质的结构进化。我们使用晶格聚合物作为这个空间的完全特征化模型来处理这个问题。我们开发了一种类似于用于理解真实蛋白质之间结构相似性的晶格结构的结构比较的措施。我们使用这种结构相关性的度量来创建一个格结构图，并将该图（其中节点是格结构，边缘是使用结构相似性定义的）与真实蛋白质结构的图进行比较。我们发现，从所有紧凑的晶格结构得到的图表现出的结构邻居每个节点的分布与随机图一致。我们还发现，子图的3500个节点选择随机或根据物理约束也表示随机图。我们开发了一个发散的演化模型的基础上产生的图形，在一定的参数制度，概括了真实蛋白质结构的类似图中观察到的无标度行为的晶格空间。
2003-05-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Surface adsorption of lattice HP proteins: Thermodynamics and structural transitions using Wang-Landau sampling
Wang-Landau取样法被应用于研究晶格疏水极性杂聚物（HP蛋白模型）与吸引底物相互作用的热力学和结构性质。为简单起见，我们考虑一个短的HP序列，仅由36个单体与底物相互作用，吸引序列中的所有单体。构象的“相变“已被确定的比热和合适的结构可观的正则分析。三个主要的“过渡”，即吸附，疏水核的形成和“扁平化”的吸附结构，观察。取决于相对于H单体之间的蛋白质内吸引的表面吸引强度，这些过程在冷却时以不同的顺序发生。
2013-01-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Structural Controllability to Unveil Hidden Regulation Mechanisms in Unfolded Protein Response: the Role of Network Models
本研究将复杂网络的结构可控性分析应用于未折叠蛋白反应网络，通过构建多个基于蛋白质相互作用数据库的网络模型，识别出与已知内质网应激传感器匹配的关键驱动节点，证明了结构可控性是研究生物信号通路的可靠定量工具。
2023-02-18 physics.bio-ph q-bio.MN
A Curated Rotamer Library for Common Post-Translational Modifications of Proteins
本文基于RCSB PDB构建了常见翻译后修饰的精选侧链旋转异构体库，覆盖磷酸化、甲基化和乙酰化修饰，并在折叠蛋白结构预测及无序蛋白系综生成中验证其优于SIDEpro和Rosetta。
2024-05-06 physics.bio-ph
Current MD forcefields fail to capture key features of protein structure and fluctuations: A case study of cyclophilin A and T4 lysozyme
球状蛋白质在溶液中经历热波动，同时保持整体明确的折叠结构。特别是，研究表明，球状蛋白质的核心结构在通过X射线晶体学与基于溶液的NMR光谱学解决时存在微小但重要的差异。鉴于这些差异，目前还不清楚分子动力学（MD）模拟是否可以准确地概括蛋白质构象。因此，我们进行了广泛的MD模拟在多个力场和采样技术，以调查计算机模拟可以捕捉实验中观察到的构象合奏的程度。通过分析原子坐标和核心包装的波动，我们表明，在MD模拟中采样的构象都远离和采样一个更大的构象空间比在NMR实验中观察到的结构的合奏。然而，我们发现，添加与通过核Overhauser效应测量获得的残基间距离限制相匹配的残基间距离限制，使MD模拟能够采样更多类似NMR的构象，尽管限制MD和NMR系综中的核心堆积特征之间仍然存在显着差异。考虑到从MD模拟获得的蛋白质结构具有较小的和较低密度的蛋白质核心相比，通过NMR解决，我们建议，未来的改进MD力场的目标应该是增加蛋白质核心中的疏水残基的包装。
2020-12-05 physics.bio-ph
Learning to Evolve Structural Ensembles of Unfolded and Disordered Proteins Using Experimental Solution Data
本研究提出生成式循环神经网络DynamICE，结合贝叶斯模型与强化学习，利用实验数据动态进化无序蛋白质构象系综，优于静态重加权方法。
2022-07-24 physics.bio-ph
Protein eXplosion Imaging (PXI): Protein Structures from Laser-Driven Explosions
Uppsala University（乌普萨拉大学）；Deutsches Elektronen-Synchrotron（德国电子同步加速器）
本研究通过分子动力学模拟和机器学习，证明可从激光驱动爆炸的离子分布中恢复蛋白质低分辨率结构，为无X射线设施的蛋白质结构测定提供可行性。
2026-09-15 physics.bio-ph physics.comp-ph
Structural Protein-based Flexible Whispering Gallery Mode Resonators
大自然为光子结构提供了一套解决方案，这些解决方案是精细调谐的，有机多样的和光学高效的。蛋白质结构-性质关系的精湛知识有助于设计具有所需性质的材料，用于构建具有新功能的设备，这些功能难以实现或以前无法实现。最近由蛋白质材料制成的生物启发光子平台为许多功能器件应用奠定了基础，例如肽核酸中的电致发光，淀粉样蛋白纤维和丝波导和反蛋白石中的多光子吸收。在这里，我们报告了完全由半晶体结构蛋白质（即，鱿鱼环齿，SRT，来自Loligo vulgaris及其重组体），具有非常规的热光响应。我们展示了波导，分插滤波器和柔性谐振器作为节能，高度灵活，生物相容性和可生物降解的蛋白质基光子器件的第一个例子。这些器件的光开关效率比二氧化硅WGM谐振器报道的值高上千倍。这一工作为利用蛋白质的结构-性质关系设计节能功能光子器件开辟了道路。
2016-09-29 cond-mat.soft physics.bio-ph
A simple neural network implementation of generalized solvation free energy for assessment of protein structural models
蛋白质结构模型的快速、准确评估对于蛋白质结构预测和设计至关重要。在这方面取得了很大进展，特别是最近开发了“以知识为基础”的潜力。各种基于机器学习的蛋白质结构模型质量评估也相当成功。然而，传统的"基于物理“的潜力的表现并不那么有效。在分析目前溶剂化自由能公式计算局限性的基础上，提出了一个广义溶剂化自由能（GSFE）框架。GSFE对于多尺度治疗具有内在的灵活性，并且适合机器学习实现。在这个框架中，复杂分子系统的每个物理组成单元都有自己特定的溶剂环境。GSFE的一个显著特征是，通过机器学习可以捕获所选溶剂环境中的高阶相关性，与主要基于成对相互作用的现有经验潜力（“基于知识”和“基于物理”）相反。最后，我们实现了一个简单的例子的骨干和侧链的方向为基础的残基水平的蛋白质GSFE与神经网络，这被发现有竞争力的性能相比，高度复杂的最新的“基于知识”的原子势在区分天然结构从诱饵。
2019-07-08 physics.bio-ph physics.comp-ph
Investigating the side-chain structural organization behind the stability of protein folding and binding
本研究通过分析蛋白质数据集的氨基酸组成与残基间相互作用能网络，发现远程库仑相互作用决定热稳定性，而分子间范德华能量与结合亲和力相关。
2021-07-16 physics.bio-ph physics.chem-ph
Intramolecular Structural Heterogeneity altered by Long-range Contacts in an Intrinsically Disordered Protein
本文结合SAXS、trFRET与高分子物理分析NFLt，发现子片段Flory标度指数随净电荷线性变化，而完整蛋白中的长程接触会使各片段更伸展。
2023-06-09 cond-mat.soft physics.bio-ph
DeepSymmetry : Using 3D convolutional networks for identification of tandem repeats and internal symmetries in protein structures
Inria（法国国家信息与自动化研究所）；Univ. Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）
动机：由于结构生物学的最新进展，现在各种蛋白质的三维结构可以在常规基础上解决。其中很大一部分包含结构重复或内部对称。为了了解这些蛋白质的进化机制以及结构重复如何影响蛋白质功能，我们需要能够非常稳健地检测这些蛋白质。由于深度学习特别适合处理空间组织的数据，我们将其应用于检测具有结构重复的蛋白质。结果如下：我们提出了DeepSymmetry，这是一种基于三维（3D）卷积网络的多功能方法，可以检测蛋白质及其密度图中的结构重复。我们的方法旨在确定串联重复蛋白质，蛋白质的内部对称性，对称性的原始密度图，它们的对称顺序，以及相应的对称轴。对称轴的检测是基于学习三维矢量的六维Veronese映射，并且轴确定的中值角误差小于一度。我们展示了我们的方法的能力与串联重复的蛋白质和对称的组件的基准。例如，我们已经发现了超过10，000个假定的串联重复蛋白，这些蛋白目前不存在于RepeatsDB数据库中。可用性：该方法可在https://team.inria.fr/nano-d/software/deepsymmetry上获得。它由一个C++可执行文件和一个基于TensorFlow框架的Python代码组成，前者将分子结构转换为体积密度图，后者将DeepSymmetry模型应用于这些图。
2018-10-29 cs.LG physics.bio-ph q-bio.QM
A network model to investigate structural and electrical properties of proteins
目前研究和发展的主要趋势之一是电子设备的小型化。从这个角度来看，基于蛋白质或生物分子的集成纳米器件正在吸引人们的主要兴趣。事实上，已经表明，像细菌视紫红质和天青蛋白这样的蛋白质表现出的电特性对于分子电子学领域中的活性成分的开发是有希望的。在这里，我们专注于两种相关的蛋白质：牛视紫红质，原型的GPCR蛋白质，和酶乙酰胆碱酯酶（AChE），其抑制是最合格的治疗阿尔茨海默病之一。这两种蛋白质都从其天然结构的构象变化开始发挥其功能。我们的猜测是，这种变化应该伴随着它们的电特性的可检测变化。为了研究这个猜想，我们提出了一个阻抗网络模型的蛋白质，能够估计不同的电响应与不同的配置。电响应的模型分辨率被发现能够监测给定蛋白质的结构和构象变化。在这方面，视紫红质表现出比AChE更好的差异响应。这一结果给空间的构象变化的程度不同的解释，特别是支持最近的一个假设已经在天然配置的蛋白质的混合状态的存在。
2007-03-30 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.QM
Structural Modeling of DNA Loops in Lactose-Repressor
众所周知，DNA分子的结构变形（应力状态）在其生物学功能（包括基因表达）中起着至关重要的作用。例如，DNA中的成环（通常由蛋白质结合介导）是许多基因调控机制中的关键步骤。我们使用DNA分子的机械杆模型来模拟其在基因表达过程中与蛋白质（酶）的结构相互作用。我们的杆模型可以模拟在长尺度上的DNA环和超螺旋形成的非线性动力学。该公式考虑了DNA链的结构刚度，其固有曲率，手性（右手螺旋）结构及其与周围介质的物理相互作用。蛋白质介导的DNA环的模拟说明了DNA的机械性质如何影响DNA-蛋白质相互作用的化学动力学，从而调节基因表达。
2007-02-23 physics.bio-ph physics.chem-ph physics.comp-ph
