Energetic frustrations in protein folding at residue resolution: a simulation study of homologous immunoglobulin-like \b{eta}-sandwich proteins
非天然残基相互作用是近年来蛋白质折叠研究的热点。实验和理论研究已经开始捕捉可能主导蛋白质折叠关键事件的非天然接触。然而，由于复杂的折叠机制，非天然残基间相互作用引起的能量挫折没有系统地表征。最近，我们研究了一组同源的全α蛋白质的折叠，发现基于非天然接触的能量挫折与蛋白质天然接触网络密切相关。在本文中，我们研究了九个同源的免疫球蛋白样（Ig-like）\b{eta} -夹心蛋白的折叠和检查所造成的非天然残基间相互作用的能量挫折，基于分析的残余φ值和接触地图的过渡态系综。蛋白质共享相似的三级结构，从而最小化蛋白质折叠中的拓扑挫折差异，并突出显示由疏水-疏水突变引起的能量挫折的影响。我们的计算表明，充满活力的挫折有高度异质性的影响，大多数二级结构的折叠和折叠之间的相关性不同的折叠补丁的\b{eta}夹心蛋白。模拟结果显示，在\b{eta} -三明治结构域中，能量挫折和天然接触网络之间存在强烈的相互作用，这确保了\b{eta} -三明治结构域遵循共同的折叠机制。我们的研究结果表明，\b{eta}夹心蛋白的折叠过程可能会重新设计，通过仔细操纵残基水平的能量挫折。
2017-01-27 physics.bio-ph q-bio.BM
The impact of hydrodynamic interactions on protein folding rates depends on temperature
我们研究了流体动力学相互作用（HI）对蛋白质折叠的影响，使用粗粒度模型。流体动力学相互作用的影响程度，无论是加速，延缓，或对蛋白质折叠没有影响，一直存在争议。结合蛋白质折叠的能量景观理论（ELT）的理论框架（该理论框架描述了跨越折叠屏障的单个反应坐标的集体运动的动力学），我们比较了HI对两种蛋白质模型的折叠速率的动力学影响，这两种蛋白质模型使用具有独特拓扑结构的单珠链：64个残基的α/β胰凝乳蛋白酶抑制剂2（CI 2）蛋白和57个残基的β-桶α-血影蛋白src-同源物3结构域（SH 3）蛋白。当比较HI存在和不存在时的蛋白质折叠动力学时，我们发现HI对蛋白质折叠的影响似乎具有关于折叠温度的交叉行为。这意味着在高于折叠温度的温度下，未折叠构型中的珠粒之间的流体动力学溶剂的摩擦增强导致折叠速率降低;相反，在低于折叠温度的温度下，HI通过溶剂朝向天然折叠状态的回流加速折叠。此外，加速的程度取决于蛋白质的拓扑结构：对于像Cl 2这样的蛋白质，其中其折叠核在过渡状态下相当分散，HI通过有利于复杂自由能景观中的主要折叠途径来引导接触的形成，从而加速折叠。对于像SH 3这样的蛋白质，其折叠核已经是特异性的并且不太扩散，HI在低于折叠温度的温度下不太重要。我们的研究结果为蛋白质折叠动力学实验和模拟提供了进一步的理论依据。
2017-12-12 physics.bio-ph q-bio.BM
Multiple folding pathways of proteins with shallow knots and co-translational folding
我们研究的折叠过程中浅打结的蛋白质MJ0366内的两个变体的结构为基础的模型。我们观察到，由此产生的拓扑路径比以前的研究中确定的要丰富得多。除了单结环事件，我们发现新的，占主导地位的，两个循环机制。我们证明，折叠发生在一系列的温度和最成功的折叠的条件是在温度高于所需的最快的折叠。我们还表明，新生条件更有利于打结比关闭核糖体折叠。
2015-09-03 physics.bio-ph q-bio.BM
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
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
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
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
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
A dynamic intermediate state limits the folding rate of a discontinuous two-domain protein
蛋白质折叠是大多数蛋白质在细胞内由核糖体合成后必不可少的过程。大多数体外蛋白质折叠研究都集中在单结构域蛋白质上。因此，了解多结构域蛋白质的折叠过程，特别是当结构域不连续时，是很重要的。我们选择麦芽糖结合蛋白（MBP）作为模型系统。特别是，我们研究了MBP的突变体，折叠缓慢。在这里，使用两个和三个颜色的单分子Foerster共振能量转移（smFRET）实验，我们研究了两个域的重折叠和DM-MBP的域之间的相互作用。初始的双色smFRET测量的N-末端结构域（NTD）揭示了折叠中间体的存在。在监测C-末端结构域（CTD）和NTD-CTD（N-C）界面的测量中观察到相同的折叠中间体。重折叠中间体在亚毫秒时间尺度上是动态的。定量分析的基础动态相互转换揭示了延迟的NTD折叠所施加的熵障碍是缓慢的DM-MBP折叠的主要原因。此外，CTD在NTD完成折叠之后折叠。使用三色smFRET，我们可以在同一蛋白质中首先显示NTD折叠，然后显示CTD。WT-和DM-MBP的温度诱导展开的分子动力学模拟确定了NTD中的折叠核，其富含疏水残基，并解释了为什么这两个突变减慢折叠动力学。在存在细菌Hsp 60伴侣蛋白系统GroEL/ES的情况下，我们观察到DM-MBP在伴侣蛋白腔内是动态的，但伴侣蛋白限制了底物的构象空间。因此，限制有助于DM-MBP克服熵势垒。该研究报告了具有不连续排列的两个结构域之间的蛋白质折…
2022-02-07 physics.bio-ph q-bio.BM
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
Nonlinear conformation of secondary protein folding
提出了一个基于物质相互作用的二级蛋白质构象动力学模型。该方法通过施加一定的对称性破缺来部署拉格朗日方法。首先假设蛋白质骨架是非线性的，用Sine-Gordon方程表示，而非线性的外部玻色子源用$ϕ^4$相互作用表示。有人认为，非线性源诱导的折叠途径以不同的方式比以前的工作与最初的线性骨干。另外，蛋白质骨架的非线性降低了折叠速度。
2012-01-01 physics.bio-ph q-bio.BM
Protein folding: Complex potential for the driving force in a two-dimensional space of collective variables
利用二维集体变量空间中折叠通量矢量场的Helmholtz分解，引入了蛋白质折叠驱动力的势函数。势有两个分量。一个组件是负责的源和汇的折叠流，这分别代表，未折叠的状态和天然状态的蛋白质，和其他的，占固有的流场的外围产生的流动涡度，是负责的源和汇之间的流的渠道化。通过对$β$ -发夹蛋白模型的计算，说明了理论上的考虑。
2013-10-12 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
Protein folding tames chaos
蛋白质折叠从未折叠的多肽或无序卷曲产生特征性和功能性三维结构。蛋白质折叠过程中异常复杂性的出现对理论建模和计算机模拟提出了惊人的挑战。本文介绍了分子非线性动力学（MND）或分子混沌动力学，作为描述和分析蛋白质折叠的理论框架。我们揭示了折叠蛋白质混沌动力学中固有低维流形的存在。此外，我们发现，从无序到有序的构象在蛋白质折叠的过渡增加的ILDM的横向稳定性。换句话说，蛋白质折叠降低了非线性动力学系统的混沌性，折叠的蛋白质具有最好的驯服混沌的能力。此外，我们揭示了ILDM稳定性和热力学稳定性之间的联系，这使我们能够量化折叠，错误折叠和未折叠的蛋白质状态的无序性和相对能量。最后，我们利用混沌蛋白质的灵活性分析，并开发了一个强大的混沌算法预测的Debye-Waller因素，或温度因素，蛋白质结构。
2013-08-13 physics.bio-ph q-bio.BM q-bio.QM
Transferable coarse-grained potential for $\textit{de novo}$ protein folding and design
蛋白质折叠和设计是重要的生物物理问题，其解决将导致重要的应用，特别是在医学上。在这里，一种新的蛋白质模型，能够同时提供定量的蛋白质设计和折叠。计算机模拟表明，对于大量的真实蛋白质结构，该模型产生的设计序列与相应的自然发生的序列具有相似的物理性质。设计的序列还不完全现实，需要进一步的实验测试。对于一组独立的蛋白质，众所周知，难以折叠，正确的折叠设计和天然序列也被证明。折叠性能的特点是由自由能计算。这不仅是天然和设计的蛋白质之间的一致性，但我们也表现出显着的精度时，折叠结构与实验确定的。最终，这种新的粗粒度蛋白质模型在其基本的三个特征的组合方面是独一无二的：它的简单性，它产生自然可折叠设计序列的能力，以及它的结构预测精度。后者通过自由能计算证明。同样值得注意的是，低挫折序列可以获得这样一个简单和通用的设计程序，和天然蛋白质的折叠显示漏斗状的自由能景观，而不需要任何潜在的基础上的天然结构。
2014-06-17 physics.bio-ph q-bio.BM
Cotranslational folding of deeply knotted proteins
即使在基于结构的模型中，深度打结的蛋白质的正确折叠也具有非常低的成功率，所述基于结构的模型有利于天然接触的形成，但没有拓扑偏差。通过采用基于结构的模型，我们证明了在模型核糖体上的共翻译折叠可以提高蛋白质YibK形成三叶结的几率，而无需引入任何非天然接触。核糖体是由一个排斥壁代表的，它使蛋白质不断延长。核糖体上的折叠通过活结构象进行。我们阐明其形成的力学和能量学。我们表明，在上核糖体折叠的打结概率是温度的函数，并有一个最佳的温度的过程。我们的模型往往导致建立本土联系，而没有形成结。
2015-09-03 physics.bio-ph q-bio.BM
Exploring the mechanisms of protein folding
热力学稳定性和动力学稳定性这两个流行的理论都不能全面理解蛋白质折叠。热力学理论是有误导性的，因为它假设自由能是蛋白质折叠的唯一主导机制，并将结构从一种特征状态到另一种特征状态的转变归因于能垒。相反，动力学稳定性的概念过分强调与动力学因素相关的主导机制。本文从介观科学的角度探讨了蛋白质结构稳定性的条件，关注最小自由能与其他主导机制竞争的妥协。基于我们对复杂系统的研究，我们提出蛋白质折叠是一个介观、耗散、非线性、非平衡的过程，它是由自由能和其他主导机制（如环境因素）之间的折衷所主导的。因此，蛋白质显示动态结构，其特征是交替和动态地出现的特征状态，其中只有一个是具有最小自由能的状态。为了给这一概念提供证据，我们分析了三个蛋白质折叠/展开模拟的能量和结构变化的时间序列。我们的研究结果表明，全面考虑由多种机制产生的多种动态特征结构可能是理解蛋白质折叠的关键。
2013-07-19 physics.bio-ph q-bio.BM
Energy landscape theory for cotranslational protein folding
能量景观理论描述了一个全长蛋白质如何在只对所有可能结构的一小部分进行采样后就能获得其天然折叠。虽然蛋白质折叠现在被理解为伴随着核糖体上的合成，但很少有人试图通过解释共翻译折叠来修改能量景观理论。本文介绍了一个模型，导致一个嵌套的能源景观的自然定义的共翻译折叠。应用子流形微分几何中的概念，定量地研究了核糖体上蛋白质折叠的动力学过程，并得到了一个好的共翻译折叠的嵌套势能面的条件.一个概括的扩散率理论，使用范坎彭的复合随机过程的技术，然后用来占熵的贡献和可变的翻译速率的影响，共平移折叠。在确定性极限下，这种随机方法与实验结果和Hamilton形式一致。
2013-10-16 physics.bio-ph q-bio.BM
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
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
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
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
On the Kinematics of Protein Folding
我们提供简单的解决方案，发生在蛋白质折叠的三个运动学问题。我们将展示如何构建适当的本地基本Monte Carlo移动，如何关闭一个循环，以及如何折叠一个循环，而不破坏关闭它的键。
2004-01-01 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Protein Photo-folding and Quantum Folding Theory
从量子折叠理论出发，用标准场论方法计算了蛋白质折叠随光子吸收或发射的速率以及光子与蛋白质的非弹性散射截面。所有这些蛋白质的光折叠过程进行了比较，与普通的蛋白质折叠没有相互作用的光子（非辐射折叠）。证明了蛋白质折叠和蛋白质光折叠存在一个公共因子（振动波函数的热平均重叠积分，TAOI）。在此基础上预测：1）受激光折叠速率与蛋白质折叠速率具有相同的温度依赖性：2）电子跃迁谱线展宽，出现了丰富的无构象跃迁和有构象跃迁的振动谱带，振动谱线宽度大大减小;（3）共振荧光截面随温度的变化服从相同的规律（Luo-Lu定律）。折叠速率-温度关系的特殊形式和丰富的光谱结构暗示了在跃迁过程中存在一组量子振子，这些振子主要是低频扭转型，暗示了蛋白质构象之间的量子隧穿在折叠和光折叠过程中确实存在，并且这种隧穿深深植根于构象-电子系统的相干运动。
2011-05-12 q-bio.BM
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
Effect of protein structure on evolution of cotranslational folding
共翻译折叠取决于新生蛋白质的折叠速度和稳定性。然而，要预测哪些蛋白质会协同折叠仍然很困难。在这里，我们模拟模型蛋白质的进化，以探讨天然结构如何影响共翻译折叠的进化。我们开发了一个模型，将翻译期间和翻译后的蛋白质折叠与细胞适应性联系起来。模型蛋白进化出改进的折叠速度和稳定性，蛋白质采用两种快速折叠策略之一。低接触顺序蛋白进化为互补折叠。此类蛋白质在翻译过程的早期就采用天然构象，随后翻译的每个残基都建立了额外的天然接触。另一方面，高接触顺序的蛋白质往往在其天然构象中不稳定，直到整个链几乎被挤出。我们还模拟了缓慢翻译密码子的进化，发现在某些位置较慢的翻译速度增强了共翻译折叠。最后，我们研究了真正的蛋白质结构，使用以前发表的数据集，确定了进化保守的罕见密码子在E。coli基因，并将这些密码子与共翻译折叠中间体相关联。我们发现，保守的稀有密码子之前的蛋白质亚结构往往具有较低的接触顺序，与我们的发现，即较低的接触顺序的蛋白质更容易折叠互补。我们的工作显示了进化的选择压力如何导致具有局部接触拓扑结构的蛋白质进化共翻译折叠。
2020-06-22 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
Phi-values in protein folding kinetics have energetic and structural components
pH值是单位点突变如何改变蛋白质折叠动力学的实验测量。Phi值测量能量，但通常被解释为过渡态系综的结构。在这里，我们描述了一个简单的分析模型的折叠动力学的蛋白质亚结构的形成。该模型表明，Phi值具有结构和能量成分。此外，它还提供了对“非经典”Phi值（即，小于零或大于一）。该模型再现了20个单残基突变的α-螺旋的蛋白质CI 2，包括几个非经典的Phi值，在良好的协议与实验的Phi值。
2005-07-14 cond-mat.soft q-bio.BM
Protein folding in high-dimensional spaces:hypergutters and the role of non-native interactions
我们探讨的后果非常高维的动态景观的蛋白质折叠。考虑到两个典型的范围内的稳定相互作用，折叠率本身，导致一个模型的能量超曲面，其特征在于扩散的“hypergutters”以及熟悉的“漏斗”的结构。几个一般的预测结果：（1）中间的子空间的配置将始终访问;（2）特定的，但非天然的相互作用是重要的，在稳定这些低维扩散搜索折叠途径;（3）顺序障碍将普遍发现，即使在“双态“蛋白质;（4）非常早期的时间将显示从单指数动力学的charactertreristic偏离;（5）非原生相互作用对φ值的贡献是可计算的，并且可能是显著的。一个三螺旋束的例子被视为更详细的说明。该模型还表明，高维结构提供了概念上的关系之间的“折叠漏斗”，“扩散碰撞”，“成核-凝聚”和“拓扑异构体搜索”模式的蛋白质折叠。这表明，快速折叠的动力学策略可能是编码，而一般在非本地，而不是本地的相互作用。这些预测与最近的实验和模拟结果有关。
2003-11-07 physics.bio-ph q-bio.BM
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
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
In-silico folding of a three helix protein and characterization of its free-energy landscape in an all-atom forcefield
我们报告的可重复的第一性原则折叠的40个氨基酸，三个螺旋头部分的艾滋病毒辅助蛋白在最近开发的全原子自由能力场。使用适应盆跳跃方法的二十个模拟中的六个收敛到优于3 μ m的骨干RMS偏差到实验结构。使用这种蛋白质的60，000多种低能构象，我们构建了一个诱饵树，完全表征了它的折叠漏斗。
2003-10-29 physics.bio-ph physics.comp-ph q-bio.BM
Protein folding in a force-clamp
动力学折叠的蛋白质举行的力钳相比，一个不受约束的折叠。比较内一个简单的拓扑结构为基础的动力学模型的泛素。我们表明，实验观察到的端到端的距离的变化反映了折叠过程中的微观事件。然而，力钳内外的折叠情况是不同的。
2006-03-17 q-bio.BM
Statistical Mechanics Model for Protein Folding
本文提出了一种新的统计力学方法，用于描述水环境中蛋白质折叠$\leftrightarrow$的展开转变过程。形式主义的基础上的配分函数的蛋白质服从两阶段的折叠动力学的建设。利用疏水碳氢化合物溶剂化的统计力学模型，得到了蛋白质在水环境中无限稀释溶液的配分函数。计算的蛋白质热容量对温度的依赖关系进行了比较与葡萄球菌核酸酶和高铁肌红蛋白的实验测量的相应结果。
2010-05-19 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph physics.chem-ph
Chaos of Protein Folding
由于蛋白质折叠是一个NP完全问题，人工智能工具如神经网络和遗传算法被用来尝试预测氨基酸序列的3D形状。在这些尝试的基础上，人们认为这种折叠过程是可以预测的。然而，据我们所知，这一重要假设既没有得到证实，也没有得到研究。本文研究了蛋白质折叠的拓扑动力学。从数学上证明了二维疏水-亲水（HP）正方晶格模型中的蛋白质折叠是Devaney定义的混沌折叠。结构预测和生物学的后果，然后概述。
2015-10-31 q-bio.BM
The statistical properties of protein folding in the ϕ^4 theory
本文研究了蛋白质折叠的统计性质。计算采用统计力学和路径积分方法。特别地，给出了不同非线性源和蛋白质骨架与非线性源之间相互作用强度下热容随温度的演化。研究发现，非线性热源对比热的贡献是相长的，特别是在较高温度下，当它与蛋白质骨架的相互作用较弱时。这表明随着非线性源的强度变得更大，能量吸收增加。模型中的蛋白质折叠动力学模拟也得到了改进。
2012-01-01 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.BM
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
Kinetics and Thermodynamics of Membrane Protein Folding
理解蛋白质折叠一直是生物化学和分子生物物理学的重大挑战之一。在过去的50年里，已经进行了许多热力学和动力学研究，解决了球状蛋白质的稳定性。相比之下，膜蛋白质折叠领域的进展远远落后。虽然膜蛋白占已知基因组中编码蛋白质的三分之一，但由于实验限制，膜蛋白的稳定性研究受到损害。此外，没有系统的实验策略可用于在体外折叠这些生物分子。常见的变性剂如离液剂通常不对螺旋膜蛋白起作用，离子去污剂仅在少数情况下是成功的变性剂。膜蛋白的重折叠似乎是一项工匠工作，对于跨膜β-桶蛋白相对简单，但对于α-螺旋膜蛋白具有挑战性。在多结构域膜蛋白中出现了额外的复杂性，数据解释是最关键的之一。在这篇综述中，我们将描述一些最近的努力，在了解膜蛋白的折叠机制，已可逆重折叠，允许热力学和动力学分析。这些信息将在蛋白质折叠领域的当前范例的背景下进行讨论。
2014-03-29 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
Loop-closure principles in protein folding
简单的理论概念和模型有助于理解单结构域蛋白质的折叠速率和路径。正如本文所述，这些模型的物理原理似乎是环路闭合。
2007-09-21 q-bio.BM
Excluded volume, local structural cooperativity,and the polymer physics of protein folding rates
一个粗粒度的变分模型被用来研究不同的一组两态折叠蛋白质的障碍交叉的聚合物动力学。该模型给出了可靠的折叠速率预测排除体积项，诱导轻微的结构协同性包括在相互作用潜力。一般而言，合作折叠路线具有折叠核的折叠和未折叠区域之间的更尖锐的界面和更高的自由能势垒。计算出的自由能势垒与本机拓扑结构的特点是接触顺序密切相关。增加折叠核的刚性改变了过渡态系综的局部结构，在所研究的蛋白质组中不均匀。尽管如此，计算出的前因子k 0被发现是相对均匀的蛋白质集，1/k 0的变化小于5倍。这种直接的计算证明了一个共同的假设，即前因子是大致相同的所有小的双态折叠蛋白质。利用模型得到的势垒高度和最佳拟合单体弛豫时间30 ns，我们发现1/k 0（1-5）us（平均1/k 0 4us）。这个模型可以扩展到研究折叠的微妙方面，如稳定性或溶剂粘度的变化的折叠速率，和下坡折叠的开始。
2007-06-01 physics.bio-ph physics.chem-ph q-bio.BM
Effects of confinement and crowding on folding of model proteins
我们进行分子动力学模拟的一个简单的粗粒度模型的crambin内的半径为R的软排斥球。限制使在最佳温度下的折叠变慢，并影响折叠方案，但这两种效果都不是戏剧性的。通过将几个相同的蛋白质放置在球体内，使它们变性，然后通过监测重折叠来研究拥挤对折叠的影响。如果蛋白质之间的相互作用由排除体积效应主导，则净折叠时间基本上类似于单个蛋白质。当吸引力的强度超过单个蛋白质接触强度的一半时，引入蛋白质间吸引接触会阻碍折叠。吸引力的强度越大，聚集和错误折叠的可能性越大。
2008-11-27 q-bio.BM
Cooperativity and the origins of rapid, single-exponential kinetics in protein folding
天然存在的单结构域蛋白质的折叠通常被很好地描述为简单的单指数过程，缺乏显著的捕获状态。在这里，我们进一步探讨的假设，这意味着平稳的能量景观，它产生的快速动力学，由于非凡的热力学协同蛋白质折叠。研究宫泽-杰尼根晶格聚合物，我们发现，即使在折叠能量景观相对优化的条件下（设计的序列在其最大折叠速率的温度下折叠），当它们的热力学协同性通过增强它们的能量势的非加性而增强时，蛋白质样杂聚物的折叠也会加速。在较低的温度下，动力学陷阱大概发挥更重要的作用，在定义折叠速率，我们观察到更大的协同诱导的加速。与这些观察结果相一致，我们发现，我们的计算模型的折叠动力学更接近单指数行为，因为它们的协同性接近最佳水平。这些观察结果表明，自然发生的蛋白质的快速折叠是，至少部分，其显着的合作折叠的后果。
2006-11-18 q-bio.BM
Protein folding rates correlate with heterogeneity of folding mechanism
通过观察实验2-状态蛋白质在其过渡中点的折叠动力学趋势，并通过观察粗粒，C-alpha模型，Go蛋白质的许多模拟的势垒高度的趋势，我们发现，折叠速率与形成的异质性程度的联系。统计学上显着的相关性之间的折叠率和措施固有的异质性在本地的拓扑结构，以及率和方差的分布，无论是实验测量或模拟的Φ值。
2004-07-14 q-bio.BM q-bio.QM
StemP: A fast and deterministic Stem-graph approach for RNA and protein folding prediction
我们提出了一种新的确定性方法来预测RNA序列和蛋白质折叠。对结构预测来说，stem是否足够？主要思想是考虑给定序列中所有可能的茎形成。利用茎环的能量和茎的强度，我们探索了如何确定性地利用茎信息进行RNA序列和蛋白质折叠结构的预测。我们使用图形符号，其中所有可能的茎表示为顶点，共存为边。这个完整的Stem图呈现了所有可能的折叠结构，并且我们挑选子图，这些子图给出了用于折叠结构预测的最佳匹配能量。我们引入了一个Stem-Loop分数来增加结构信息并加快计算速度。所提出的方法可以处理二级结构预测以及蛋白质折叠与伪结。数值实验是用笔记本电脑完成的，结果只需要几分钟或几秒钟。这种方法的优点之一是算法的简单性和灵活性，它给出了确定性的答案。我们探索蛋白质数据库中的蛋白质序列，rRNA 5S序列和Gutell实验室的tRNA序列。各种实验和比较，包括验证所提出的方法。
2022-01-15 cs.DM physics.bio-ph q-bio.BM
Nucleation phenomena in protein folding: The modulating role of protein sequence
对于绝大多数天然存在的小的单结构域蛋白质，折叠通常被描述为缺乏可检测中间体的双态过程。这一观察经常被合理化，其基础是蛋白质折叠的成核机制，其基本前提是这样的想法，即在形成所谓折叠核的一组特定接触完成后，立即达到天然状态。在这里，我们提出了一种方法来确定折叠核的小晶格聚合物，并将其应用到研究的蛋白质分子的链长N=48。要调查在何种程度上蛋白质的拓扑结构是一个强大的决定因素的成核机制，我们比较了一个本地为中心的模型与序列特异性模型共享相同的原生折叠的成核方案。为了评估成核机制中序列的鳍状物细节的影响，我们考虑两个非同源序列的折叠。我们的结论是，在一个序列特异性模型的折叠核，在某种程度上，形成的最稳定的接触在蛋白质和不太稳定的连接在折叠核完全由折叠的拓扑结构。我们还发现，折叠核不依赖于蛋白质序列而执行相同的“拓扑”功能。成核机制的这种统一特征是由形成折叠核的残基以类似且明确定义的方式沿蛋白质链分布而产生的，所述方式由折叠的拓扑特征确定。
2006-11-17 q-bio.BM
Folding of Protein L with implications for collapse in the denatured state ensemble
蛋白质折叠中的一个基本问题是卷曲到球塌缩的转变是发生在折叠的初始阶段（爆发阶段）还是与蛋白质折叠转变同时发生。单分子荧光共振能量转移（FRET）和小角X射线散射（SAXS）实验不同意蛋白L折叠转变是否发生在折叠的爆发阶段。我们研究蛋白质L折叠使用粗粒度模型和分子动力学模拟。蛋白质L的折叠转变是伴随着蛋白质L的折叠转变而发生的。在折叠的爆发阶段，我们发现，FRET实验高估了回旋半径，$R_g$，由于高斯聚合物链的端到端分布的应用程序提取$R_g$从FRET效率的蛋白质。FRET实验估计$\approx$降低$\approx$ 6倍，当氯化胍变性剂从7.5 M稀释至1 M时，$\approx$的实际降低为$\approx$ 3倍，从而表明在爆发期蛋白质尺寸的明显压缩。的$\approx$ 3倍的减少是接近的$R_g$从SAXS实验，这表明没有压实测量数据的统计不确定性，导致与FRET实验的分歧。在蛋白质L折叠的过渡态系综（TSE）结构是球状的和广泛的与$Ψ$分析实验一致。结果支持的假设，单结构域蛋白质的TSE依赖于蛋白质的拓扑结构，并不稳定的局部相互作用。
2016-02-29 q-bio.BM
The prion-like folding behavior in aggregated proteins
我们采用最大紧格模型，通过穷举法研究了蛋白质序列的折叠行为。我们得到了类似朊病毒的蛋白质折叠行为。单个蛋白质在分离的天然状态下保持稳定，当它们聚集时可能改变它们的构象。我们观察了折叠特性随界面相互作用强度的变化，发现界面相互作用强度必须足够强，才能发生最稳定结构的传播。
2005-06-09 q-bio.BM
Temperature Dependence of Protein Folding Deduced from Quantum Transition
本文提出了构象-电子系统的量子理论。将蛋白质折叠看作是多肽链上扭转态之间的量子跃迁，用非绝热算符方法计算了折叠速率。用该理论研究了15种蛋白质的折叠速率与温度的关系，发现它们的非Arrhenius行为都可以用自然的方式推导出来。推导出了速率-温度关系的一般公式，与实验数据符合较好。这些温度依赖性进一步分析的扭转势参数。我们的结果表明，在定量研究蛋白质折叠的温度依赖性时，有必要跳出经典物理的范畴。
2011-02-18 q-bio.BM
FoldingZero: Protein Folding from Scratch in Hydrophobic-Polar Model
University of Florida（佛罗里达大学）
从氨基酸序列预测蛋白质结构是计算生物学中最具挑战性的问题之一。疏水极性模型是蛋白质折叠的一种广泛研究的数学模型，它可以深入研究蛋白质结构的形成和演化。HP模型虽然离散了构象空间，简化了折叠能函数，但已被证明是NP完全问题。在本文中，我们提出了一种新的蛋白质折叠框架FoldingZero，基于深度强化学习从头开始自折叠一个从头开始的蛋白质2D HP结构。FoldingZero采用了双头（策略头和值头）深度卷积神经网络（HPNet）和正则化树置信上限（R-UCT）的耦合方法。它完全由强化学习算法训练，该算法通过迭代策略优化迭代地改进HPNet和R-UCT。在没有任何监督和领域知识的情况下，FoldingZero不仅获得了可比的结果，而且还学习了潜在的折叠知识以稳定结构。在没有指数计算的情况下，FoldingZero显示出用于现实世界蛋白质性质预测的潜力。
2018-12-03 cs.AI cs.LG q-bio.BM
Physical Folding Codes for Proteins
探索和理解蛋白质折叠问题一直是分子生物学中的一个长期挑战。在这里，使用分子动力学模拟，我们揭示了如何平行分布的相邻平面肽组的展开蛋白质折叠可重复以下明确的物理折叠代码在水环境中由于静电引力。蛋白质的超快折叠被发现是由氢键形成的贡献提供动力的。温度诱导的扭转波沿着未折叠的蛋白质传播，打破了特定氨基酸的平行分布状态，推断为折叠的开始。相邻侧链之间的电荷和旋转阻力差异被用来破译物理折叠代码，通过这些代码，精确的二级结构得以发展。我们提出了一个强大的方法解码氨基酸序列预测天然结构的蛋白质。通过与文献中的实验结果进行比较，验证了该方法的有效性。
2019-01-04 q-bio.BM
Predicting protein folding dynamics using sequence information
本文提出一种仅基于序列信息推断蛋白质折叠动力学的方法，通过构建进化场并映射到粗粒化折叠模型，计算平衡折叠曲线并预测突变对稳定性和协同性的影响。
2025-05-22 q-bio.BM
