Konformationella ensembler

Den här filmen skildrar 3D-strukturerna för var och en av de representativa konformationerna av Markov State Model av Pin1 WW-domänen.

Inom beräkningskemi är konformationella ensembler , även kända som strukturella ensembler , experimentellt begränsade beräkningsmodeller som beskriver strukturen av i sig ostrukturerade proteiner . Sådana proteiner är flexibla till sin natur, saknar en stabil tertiär struktur och kan därför inte beskrivas med en enda strukturell representation. Teknikerna för ensembleberäkning är relativt nya inom strukturbiologins område och står fortfarande inför vissa begränsningar som måste åtgärdas innan det kommer att bli jämförbart med klassiska strukturbeskrivningsmetoder som biologisk makromolekylär kristallografi .

Syfte

Ensembler är modeller som består av en uppsättning konformationer som tillsammans försöker beskriva strukturen hos ett flexibelt protein . Även om graden av konformationell frihet är extremt hög, skiljer sig flexibelt/oordnat protein i allmänhet från helt slumpmässiga spolstrukturer . Huvudsyftet med dessa modeller är att få insikter om funktionen hos det flexibla proteinet, vilket utökar struktur-funktionsparadigmet från vikta proteiner till i sig störda proteiner.

Beräkningstekniker

Beräkningen av ensembler förlitar sig på experimentella mätningar, mestadels genom kärnmagnetisk resonansspektroskopi och liten vinkelröntgenspridning . Dessa mätningar ger kort och lång räckvidd strukturell information.

Kort avstånd

Lång räckvidd

Simuleringar av begränsad molekylär dynamik

Strukturen av störda proteiner kan approximeras genom att köra simuleringar med begränsad molekylär dynamik (MD) där konformationsprovtagningen påverkas av experimentellt härledda begränsningar.

Passa experimentella data

Ett annat tillvägagångssätt använder urvalsalgoritmer som ENSEMBLE och ASTEROIDS. Beräkningsprocedurer genererar först en pool av slumpmässiga konformers (initial pool) så att de tillräckligt samplar konformationsutrymmet . Valalgoritmerna börjar med att välja en mindre uppsättning konformers (en ensemble) från den initiala poolen. Experimentella parametrar (NMR/SAXS) beräknas (vanligtvis med några teoretiska förutsägelsemetoder) för varje konformer av vald ensemble och medelvärdesberäknas över ensemble. Skillnaden mellan dessa beräknade parametrar och sanna experimentella parametrar används för att skapa en felfunktion och algoritmen väljer den slutliga ensemblen så att felfunktionen minimeras.

Begränsningar

Bestämningen av en strukturell ensemble för en IDP från NMR/SAXS experimentella parametrar involverar generering av strukturer som överensstämmer med parametrarna och deras respektive vikter i ensemblen. Vanligtvis är tillgängliga experimentella data mindre jämfört med antalet variabler som krävs för att bestämma vilket gör det till ett underbestämt system. På grund av denna anledning kan flera strukturellt mycket olika ensembler beskriva experimentdata lika bra, och för närvarande finns det inga exakta metoder för att skilja mellan ensembler med lika bra passform. Detta problem måste lösas antingen genom att ta in mer experimentell data eller genom att förbättra prediktionsmetoderna genom att införa rigorösa beräkningsmetoder.

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Conformational_ensembles&oldid=1123982260 "