Folding and form: Insights from lattice simulations
蒙特卡罗模拟的宫泽-杰尼根晶格聚合物模型表明，根据本机的结构几何形状，该模型表现出两大类的折叠机制的两个状态的文件夹。低接触顺序的原生结构的折叠是由接触范围驱动的，其特征在于结构向原生褶皱的逐步积累。相比之下，折叠到高接触顺序目标主要由中间阶段接触主导，这些接触不存在于天然折叠中，从而产生更协作的折叠过程。
2004-02-05 cond-mat.soft
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
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
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
Directed transport as a mechanism for protein folding in vivo
本文提出了一个基于布朗棘轮机制的多维能量景观空间的体内蛋白质折叠模型。该装置能够利用蛋白质的假定固有不对称性质并利用由外部来源提供的能量消耗来产生定向运输。通过这种定向转运现象，多肽从能量景观中的任何初始状态开始以极大的功效和稳健性找到天然状态，即使在存在不同类型的障碍物的情况下。这个模型解决了莱文塔尔悖论，而不需要有偏的转移概率，但以开放系统的外部场为代价。
2009-09-23 cond-mat.soft physics.bio-ph
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
The competition between surface adsorption and folding of fibril-forming polypeptides
多肽自组装成纤维状结构可以由与某些残基有利地相互作用的平面表面引发。使用粗粒模型，我们系统地研究了$β$ -辊成型多肽的折叠和吸附行为。我们发现，有两种不同的折叠途径取决于温度：（i）在低温下，多肽折叠成$β$ -卷在溶液中吸附到有吸引力的表面上之前，（ii）在较高的温度下，多肽首先吸附在一个无序的状态，折叠，而在表面上。折叠温度随着吸引力的增加而增加，因为折叠的$β$ -辊被表面稳定。令人惊讶的是，进一步增加吸引力再次降低折叠温度，因为强吸引力也稳定了吸附的无序状态，这与多肽的折叠竞争。我们的研究结果表明，为了增强折叠，应该使用弱吸引表面。他们还解释了最近实验观察到的电荷对相反电荷表面上原纤维形成的非单调效应[C。Charbonneau等人，ACS Nano，8，2328（2014）]。
2015-02-06 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Multiple Folding Pathways of the SH3 domain
实验观察表明，蛋白质在不同的环境条件下遵循不同的途径。我们进行分子动力学模拟的模型的SH 3域在很宽的温度范围内，并确定不同的途径在折叠过渡。我们确定的动力学分区温度-温度的SH 3域经历了一个快速的折叠过渡与最小的动力学障碍-并观察到，低于这个温度的模型蛋白可能会经历一个折叠过渡通过多个折叠途径。折叠动力学的特点是缓慢和快速的途径，只有一个或两个中间体的存在。我们的研究结果表明，SH 3结构域，蛋白质，其中只有两个状态的折叠动力学在以前的实验中观察到的假设，可能会表现出极端的实验条件下，如非常低的温度下的中间状态。最近的一份报告（Viguera等人，Proc. Natl. Acad. Sci. USA，100：5730- 5735，2003）的α-血影蛋白SH 3结构域蛋白的Bergerac突变体的折叠转变中的中间体支持了这一假设。
2003-05-20 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Kinetic Partitioning Mechanism as a Unifying Theme in the Folding of Biomolecules
我们提出了一个统一的框架折叠动力学的蛋白质和RNA。这个框架的基础依赖于拓扑挫折的概念，这引起了几个竞争的吸引力盆地（CBA）除了本地的吸引力盆地（NBA）的自由能表面。粗糙的自由能表面导致直接和间接的NBA路径，即，动力学分配机制（KPM）。折叠动力学的统一框架使我们能够提出一个折叠性原则，根据该原则，快速折叠序列的特征在于折叠转变温度$T_{F}$接近塌陷转变温度$T_{θ}$。满足折叠性原理的生物分子，如小分子蛋白质和tRNA，预计将以双态动力学快速折叠。KPM中的多个时间尺度的估计也给出了。
1997-05-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio
RNA under Tension: Folding Landscapes, Kinetic Partitioning Mechanism, and Molecular Tensegrity
非编码RNA序列在控制许多细胞功能中发挥着重要作用，因此需要定量详细了解其复杂的构象动力学。在这个角度来看，我们首先表明，单分子拉实验与理论和模拟相结合时，可以用来定量探索折叠景观的核酸发夹，核糖开关与三级相互作用。核糖开关是一种非编码RNA元件，通过响应代谢物的结合而经历动态构象变化来控制基因表达，核糖开关的应用导致了RNA组装由分离螺旋的稳定性决定的组织原理。我们还指出了单分子拉伸实验的局限性，分子延伸作为唯一可访问的参数，在提取RNA分子折叠景观的关键参数。
2012-11-28 cond-mat.soft physics.bio-ph 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
Emergence of effective temperatures in an out-of-equilibrium model of biopolymer folding
我们研究了在一个随机模型中扩展温度概念的可能性，该模型用于驱动RNA/蛋白质折叠脱离平衡。我们模拟了一个小RNA发夹的动力学受到外部拉力，这是时间依赖性的。首先，我们考虑一个波动耗散关系（FDR），从而我们验证了各种有效的温度可以得到不同的观测值，只有当最慢的内在弛豫时间尺度的系统调节系统的动态。然后，我们引入了一个不同的非平衡温度，它是由与弱相互作用热浴的热交换速率定义的。值得注意的是，该“动力学”温度可以针对外部切换力的任何频率来定义。我们还讨论和比较这两个新兴的参数的行为，通过区分FDR温度的瞬时特性的动力学温度的时间延迟的性质。一个简单的4-状态马尔可夫模型，描述了RNA分子的长期行为，证实了我们的数值的有效性。
2021-07-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Simulation, Experiment, and Evolution: Understanding Nucleation in Protein S6 Folding
在这项研究中，我们探索核和过渡态合奏的核糖体蛋白S6使用Monte Carlo Go模型结合实验的限制。结果进行了分析的背景下，广泛的实验和进化数据。单个残基在折叠核中的作用进行了鉴定，并详细探讨了S6折叠机制中的事件顺序。我们的结果的解释同意，并扩展了效用，通过调节变性剂浓度的实验，改变f值，并提出了强有力的证据，为现实主义的机械细节在我们的蒙特卡罗围棋模型和结构的解释实验f值。我们还观察到支持特定核的疏水核心的接触的可塑性。对于S6，它在折叠后与RNA和蛋白质结合，这种可塑性可能来自实现生物功能所需的构象灵活性。这些结果提出了一个理论和概念的图片，是相关的理解成核机制的蛋白质折叠。
2004-04-26 cond-mat.soft q-bio.BM
Analysis of Two-State Folding Using Parabolic Approximation I: Hypothesis
本文提出了一个将自发折叠固定二态系统的变性和天然构象视为限制在简谐Gibbs能阱中的模型，在这个模型的假设下，变性（DSE）和天然态（NSE）系综的Gibbs能函数用抛物线描述，反应坐标的平均长度（RC）由温度不变的变性剂m值给出。因此，通过DSE和NSE抛物线的交点确定了过渡态系综（TSE）沿RC的系综平均位置和TSE的系综平均吉布斯能。导出的方程使平衡稳定性和速率常数的平均值和方差的高斯分布的溶剂可及表面积的构象在DSE和NSE方面的合理化。讨论了该模型对蛋白质折叠的影响。
2016-05-06 cond-mat.soft
Effects of confinement on thermal stability and folding kinetics in a simple Ising-like model
在细胞环境中，限制和大分子拥挤对蛋白质的热稳定性和折叠动力学起着重要的作用。我们采用Wako-Saito-Munoz-Eaton蛋白质折叠模型的一个推广版本来研究六种不同的蛋白质结构被限制在两个壁之间的行为。改变壁之间的距离2 R，我们发现，根据以前的研究，两个限制制度：从大R和减少R，限制首先提高折叠状态的稳定性，只要这是紧凑的，直到一个给定的R值;然后进一步减少R导致折叠温度和折叠速率的下降。我们发现，在低限制状态下，解折叠温度和折叠速率的对数都与R-γ成比例，其中γ值介于1.42和2.35之间。
2012-02-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Freezing and folding behavior in simple off-lattice heteropolymers
我们已经进行了平行回火蒙特卡罗模拟使用一个简单的连续杂聚物模型的蛋白质。我们所研究的所有十个杂聚物序列在低温下都表现出一级转变，以单链构象为主的有序态。这些结果与杂聚物的随机能量模型的理论预测相反，我们预计在低温下会连续过渡到玻璃态。
2004-01-16 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Two State Behavior in a Solvable Model of $β$-hairpin folding
了解蛋白质二级结构的形成机制是蛋白质折叠之谜的重要组成部分。在这里，我们描述了一个简单的模型形成的$β$ -发夹，动机的事实，即折叠的$β$ -发夹捕获的蛋白质折叠的基本物理。我们认为，“初级”骨架刚度和“二级”接触形成的耦合（类似于“二级”和"三级“结构之间的耦合在球状蛋白质），例如由侧链包装蛋白质，是负责生产全或无2-状态$β$ -发夹形成。我们还开发了一个递归关系来计算相图和单指数折叠/展开率产生通过一个占主导地位的过渡态。
1999-09-13 cond-mat.soft q-bio.BM
First-Passage Time Distribution and Non-Markovian Diffusion Dynamics of Protein Folding
我们利用统计能量景观理论研究了蛋白质折叠的动力学。我们专注于本地连接的情况下，在那里的构型变化只能发生在相邻的国家，与折叠的进展所描述的一个序参量的分数的原生构象。详细分析了非马尔可夫扩散动力学，得到了从非天然未折叠态到天然折叠态的平均首次通过时间（MFPT）表达式。结果发现，MFPT具有V形的温度依赖性。我们还发现，MFPT缩短，因为一个增加的本地和平均非本地折叠态的能量之间的差距相对于能量景观的波动。二阶和高阶矩的研究，以推断首次通过时间（FPT）的分布。在高温下，分布变得接近泊松分布，而在低温下，分布变成具有幂律尾部的Lévy样分布，表明折叠动力学的非自平均间歇行为。我们注意到这一结果可能与单分子动力学实验相关，在单分子动力学实验中，观察到下划线蛋白质能量景观的弛豫时间呈幂律（Lévy）分布。
2002-06-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Diffusion Dynamics, Moments, and Distribution of First Passage Time on the Protein-Folding Energy Landscape, with Applications to Single Molecules
我们利用统计能量-景观理论研究了蛋白质折叠的动力学。特别是，我们专注于本地连接的情况下，所描述的本地构象的分数的折叠进展。我们获得的信息的第一个时间（FPT）分布和它的时刻。结果表明，一个动态的转变温度低于FPT分布发展的幂律尾，折叠动力学的不稳定现象的签名。我们还讨论了可能的应用结果的单分子动力学实验。
2002-06-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
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
Study of the Villin Headpiece folding dynamics by combining coarse-grained Monte Carlo evolution and all-atom Molecular Dynamics
采用一种新的方法研究了Villin分子头片（HP 36）的折叠机制，该方法首先采用粗粒Monte Carlo（MC）方法，然后采用全原子分子动力学（MD）方法在显式溶剂中模拟。MC的演变发生在一个简化的自由能景观，并允许一个有效的选择边缘紧凑的结构，这是可行的初始构象的MD。粗粒度的MC结构表示通过“细粒度”重建算法连接到具有原子分辨率的结构表示。这两个阶段的策略是用来选择和遵循的动力学的7个不同的不相关的构象的HP 36。在一个值得注意的情况下，MD轨迹迅速向折叠状态演变，产生核心区域与最接近的NMR模型的典型RMS偏差仅为2.4 A（整个结构的典型RMSD为4.0A）。各种MC-MD轨迹的分析提供了有价值的洞察折叠和错误折叠机制的细节，特别是关于在转向折叠过程中的局部和非局部相互作用的微妙影响。
2004-12-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech 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
Elastic properties of proteins: insight on the folding process and evolutionary selection of native structures
我们进行了理论研究的振动和弛豫性质的天然蛋白质的折叠和平衡热力学特性的目的。通过一个合适的模型，我们提供了一个完整的表征的光谱和本征模式的振动在不同的温度下，仅仅利用蛋白质的天然结构的知识。结果表明，在折叠过渡的扰动衰减率与实验折叠率相关。此验证是在大约30个双状态文件夹的列表上执行的。此外，残基均方位移的定性分析（显示准确再现晶体学数据）提供了一个可靠的和统计学上准确的方法来确定关键的折叠位点/接触。这种新的策略根据HIV-1蛋白酶的临床数据进行了验证。最后，我们比较了天然蛋白质的光谱和振动的本征模式对随机生成的紧凑结构和定期随机图。比较揭示了一个独特的增强的灵活性的天然结构伴随着缓慢的松弛时间在折叠温度。这些性质与次级基序的存在和组装密切相关，这一事实暗示了进化在选择可行折叠时所采用的特殊标准。
2002-09-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Linking Rates of Folding in Lattice Models of Proteins with Underlying Thermodynamic Characteristics
我们调查的序列依赖性的蛋白质，确定的双重要求的稳定性的天然状态和其动力学的可访问性，使用简单的立方晶格模型。三个相互作用方案被用来描述残基之间的潜力。结果表明，在自然吸引盆（NBA）稳定的模拟条件下，折叠时间（τ F）与无量纲参数（σ T} =（T θ - T_{F}）/T θ）之间存在良好的相关性，其中T θ为折叠温度，T_{F}为折叠转变温度.（τ_{F}）与Z值（Z=（E_{N} - E_{ms}）/δ）之间也存在显著的相关性，其中（E_{N}）为自然态能量，（E_{ms}）为错误折叠结构系综的平均能量，（δ）为接触能的色散。导出了（σ T）与Z值之间的近似关系，解释了（τ F）与（σ T）之间良好的相关性。对于两个状态，文件夹（τ_{F}）与未折叠状态和NBA之间的自由能差有关。
1998-05-05 cond-mat.soft q-bio
Overdamped thermal ratchets in one and more dimensions. Kinesin transport and protein folding
由外部（Orstein-Uhlenbeck）噪声驱动的过阻尼热棘轮被重新审视。我们考虑的棘轮在空间上是无限的，不一定是周期性的。通过分析相应的Fokker-Planck方程及其缺乏定态的情况，简要讨论了获得电流的条件。接下来，给出了两个与生物系统相关的一维以上的例子。首先，一个二维模型的“驱动蛋白”上的“微管”进行了分析，第二，我们建议，棘轮机制可能是背后的折叠蛋白质;后者是详细说明与多维棘轮模型。
2006-05-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Folding pathways to crumpling in thermalized elastic frames
热激发二维结晶膜的机械性能可以显着地依赖于它们的几何形状和拓扑结构。一个特别相关的例子是对膜中的孔的起皱过渡的影响。在这里，我们使用分子动力学模拟研究的情况下，弹性框架（片与一个单一的大孔在中心），并发现该系统的方法通过一系列的折纸样的褶皱在减少长度尺度时，温度升高的褶皱相。我们使用正态-正态关联函数来量化温度依赖的折叠数。
2019-10-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Folding mechanism of a polymer chain with short-range attractions
我们研究了一个单一的，灵活的均聚物链的结晶使用过渡路径采样（TPS）。该链由N个相同的球形单体组成，根据朗之万动力学演化。当相邻单体通过谐波弹簧耦合时，非相邻单体通过硬核和短程吸引势相互作用。对于足够小的相互作用范围λ，系统经历从膨胀的无序相到紧凑的结晶态的一级冻结转变。使用一个新的射击移动量身定制的聚合物结合的committor分析，我们研究了过渡态合奏的N=128链和搜索可能的反应坐标的基础上的似然最大化。我们发现典型的过渡态是由一个晶核和一个或多个链段组成的，而且晶核中的粒子数并不适合作为反应坐标.然后，我们提出了一个改进的反应坐标，其中包括从势能和聚合物的整体结晶度的信息。
2015-02-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Dominant Folding Pathways of a WW Domain
我们研究了WW结构域Fip35的折叠机制，使用一个现实的原子力场，通过应用主导反应途径（DRP）的方法。我们发现的证据存在两个折叠途径，这两个发夹的形成顺序不同。这一结果与WW结构域折叠动力学实验数据的分析和大规模分子动力学（MD）模拟的结果是一致的。在两个粗粒度模型中进行的自由能计算支持我们的结果的鲁棒性，并表明主导路径的定性结构主要由本机相互作用形成。在48个CPU上计算原子细节的折叠轨迹只需要大约一个小时。计算效率的提高为系统研究大量球状蛋白质的折叠途径打开了大门。
2011-11-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
How does the first water shell fold proteins so fast ?
第一层水合壳和本体溶剂在蛋白质的折叠中起着至关重要的作用。在这里，水在蛋白质动力学中的作用已经使用理论蛋白质溶剂模型和统计物理方法进行了研究。我们制定了一个水化模型，其中属于蛋白质构象的第一壳层的水分子之间的氢键可能主要形成或断裂。在热平衡下，氢键在低温下形成，在高温下断裂。为了探索溶剂效应，我们使用主方程演化来跟踪大样本蛋白质链的折叠。动力学显示了一个明确的机制。在玻璃化转变温度以上，大比例的链非常迅速地折叠成天然结构，而与温度无关，遵循高转变速率的途径通过被具有断裂氢键的溶剂包围的结构。虽然这些状态有一个无穷小的概率，他们作为强大的动力学吸引子和快速折叠的收益沿着这些路线，而不是路径之间的过渡率小的配置高得多的平衡概率。在给定的低温下，观察到折叠时间的大幅跳跃。低于此玻璃化温度，氢键主要形成的路径成为那些最高的速率，虽然与巨大的弛豫时间的构象变化。研究结果表明，褶皱遵循双漏斗机制。
2011-01-28 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Emergence of stable and fast folding protein structures
蛋白质结构的数量远远少于序列的数量。通过对所有可能的序列施加简单的蛋白质的通用功能（低能量和压缩），我们表明，结构空间是稀疏的序列空间相比。即使序列空间随着N（氨基酸的数量）呈指数增长，我们推测低能紧凑结构的数量也只与ln N成比例。这意味着许多层序必须映射到构造空间中可数个盆地上。由于稳定性和动力学可及性的双重要求，给定折叠作为天然结构出现的序列的数量进一步减少。决定双重要求的因素与序列相关温度T_θ（折叠转变温度）和T_F（折叠转变温度）有关。当σ=（T_θ-T_F）/T_θ较小时，序列通常通过类天然结构的塌缩，然后快速组装到天然状态而快速折叠。这样的序列在宽的温度范围内满足双重要求。我们还认为，功能的要求可能会进一步减少的序列，生物学上的能力。在这里开发的方案的序列空间，导致折叠结构的变薄自然产生使用简单的物理特性的蛋白质。使用蛋白质的晶格模型证明了序列空间的减少导致折叠结构的出现。
1999-10-15 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
Mechanics of curved crease origami: 1DoF mechanisms, distributed actuation by spontaneous curvature, and cross-talk between multiple folds
本文研究曲面折痕折纸的力学特性，探讨了单自由度机构与自发曲率驱动的折叠，比较了纯几何与主动壳体及三维固体力学方法，并证明同步折叠相比顺序折叠具有能量优势。
2024-12-24 cond-mat.soft math-ph math.MP
Local topology and perestroikas in protein structure and folding dynamics
提出用离散 Frenet 标架和 Arnol'd perestroika 描述蛋白质 C-alpha 主链拓扑分岔，并以离散非线性 Schrödinger 孤子解释热折叠与去折叠级联。
2024-05-10 cond-mat.soft math-ph math.MP
Theory for RNA folding, stretching, and melting including loops and salt
核酸二级结构的形成强烈地依赖于盐浓度和温度。我们开发了一个理论，RNA折叠，正确地占序列的影响，熵的贡献与环的形成，和盐的影响。使用迭代表达式的配分函数，忽略伪结，我们计算折叠自由能和最小自由能配置的基础上实验得出的碱基配对自由能。环形成的构型熵由渐近表达式-c ln m建模，其中m是环的长度，c是环指数，其是可调节的常数。盐的影响进入两种方式：第一，我们得到盐诱导的修改的自由能参数描述碱基配对，第二，我们包括静电自由能环的形成。这两种效应都是在Debye-Hueckel水平上模拟的，包括对流冷凝。我们验证了我们的理论为两个不同的RNA序列：对于tRNA-phe，在不同的盐浓度下的热变性的热容量曲线准确地再现实验结果。对于P5 ab RNA发夹，我们推导出的全球相图在三维空间跨越的温度，拉伸力，和盐浓度，并获得良好的协议与实验确定的临界展开力。我们表明，一个适当的描述RNA的熔化和拉伸，盐和环熵效应是必要的。
2011-04-20 cond-mat.soft physics.bio-ph
Deciphering the folding kinetics of transmembrane helical proteins
近四分之一的基因组序列和几乎一半的可能成为药物设计靶点的受体都是完整的膜蛋白。了解膜蛋白折叠的详细机制是结构生物学中一个很大程度上未解决的关键问题。在这里，我们介绍了一个通用的模型，并使用计算机模拟研究的平衡性质和折叠动力学的$C_α$为基础的两个螺旋束片段（由66个氨基酸）的细菌视紫红质。确定了各种中间体，并计算了它们的自由能以及它们之间的自由能垒。在40%的折叠轨迹，折叠率大大增加了非强制性的中间体作为陷阱的存在。在所有情况下，螺旋的大部分都是快速形成的。这个初始阶段之后是螺旋的长时间固结，伴随着它们在膜内的正确包装。我们的研究结果为理解螺旋跨膜蛋白折叠途径的多样性提供了框架。
2001-03-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio
Two-state folding over a weak free-energy barrier
我们提出了一个模型蛋白质的Monte Carlo研究与54个氨基酸，折叠直接到其天然的三螺旋束状态，而不形成任何明确的中间状态。分离天然和未折叠状态的这种蛋白质的自由能垒被发现是弱的，即使在折叠温度。然而，我们发现，熔化曲线可以很好地近似描述一个简单的两态系统，和弛豫行为接近单指数。沿着个别反应坐标的运动在超过个别螺旋的重新配置时间的时间尺度上大致是扩散的。一个简单的估计的基础上扩散的方势阱预测的弛豫时间在一个因素的两倍。
2003-12-30 cond-mat.soft q-bio.BM
Low energy pathways for reproducible in vivo protein folding
选择两种蛋白质，一种主要属于α类，另一种属于α/β类，以测试蛋白质折叠的动力学机制。应用靶向分子动力学从两种明确定义的初始构象开始产生这两种蛋白质的折叠途径：完全延伸的构象和α-螺旋构象。结果表明，对于这两种蛋白质的α-螺旋初始构象提供了整体较低的能量途径的天然状态。对于α/β蛋白，30%（40%）的来自初始α-螺旋（完全延伸）结构的途径导致未缠结的天然折叠，通过引入明确的中间结构，成功率可以增加到85%。这些结果为寻找蛋白质折叠问题的解决方案开辟了一个新的方向，详细内容将在最后介绍。
2011-01-03 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Impact of loop statistics on the thermodynamics of RNA folding
环在天然RNA结构中是丰富的，并且在接近解折叠转变时增殖。通过在配分函数的递归关系中包含长度为l的环的统计权重~ l^{-c}，我们表明计算的热容敏感地依赖于指数c的存在和值，即使是短的t-RNA。对于homo-RNA，我们解析地计算了临界温度和临界指数，它们表现出对c的非普适依赖性。
2008-07-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Diversity in Free Energy Landscape of Proteins with the Same Native Topology
为了阐明自然态拓扑结构和亚结构域稳定性在蛋白质折叠中的作用，我们采用Monte Carlo模拟方法研究了由两个亚结构域组成的人溶菌酶的自由能景观.一个现实的晶格模型与围棋一样的相互作用。我们把两个子域的相对相互作用强度（即稳定性）作为一个可变参数，研究了折叠过程。观察到了各种折叠过程，得到了折叠温度相图和相对稳定性相图。因此，实验观察到的c型溶菌酶折叠过程的多样性被理解为亚结构域相对稳定性差异的结果。
2005-12-28 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Folding Rate Optimization Promotes Frustrated Interactions in Entangled Protein Structures
蛋白质的许多天然结构容纳复杂的拓扑基序，如结，套索和其他几何缠结。蛋白质如何在这种拓扑障碍存在的情况下快速折叠是结构生物学中一个有争议的问题。最近，基于经验观察，即纠缠中涉及的环通过氨基酸之间的弱相互作用在其极值处稳定，提出了能量挫折可能是避免拓扑挫折的机制的假设。为了验证这个想法，我们使用了一个玩具格子模型，将蛋白质折叠成两个几乎相同的结构，一个纠缠，一个不纠缠。正如预期的那样，当随机序列折叠成纠缠结构时，折叠时间更长。这在通过优化折叠时间模拟的进化压力下也成立。事实证明，纠缠结构中的优化蛋白质序列实际上是以纠缠环闭合处的受抑相互作用为特征的。这种现象在不存在纠缠的控制情况下增强得少得多。我们的研究结果，这是在协议与实验观察，证实了这样的想法，即进化的压力形状的折叠漏斗，以避免拓扑和动力学陷阱。
2019-11-19 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
RNA secondary structure formation: a solvable model of heteropolymer folding
在RNA二级结构的背景下研究了杂聚物结构形成的统计力学。设计的RNA序列偏向于一个特定的天然结构（发夹）被用来研究天然和熔融相的RNA之间的转变作为温度的函数。该转变是由从聚合物与天然结构的重叠获得的能量与形成随机接触的熵增益之间的竞争驱动的。提出了一种简化的类围棋模型并精确求解。预测的临界行为验证通过精确的数值枚举一个大的合奏类似设计的序列。
1999-03-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
