Dinámica jerárquica de fricción conduce a dinámica configuracional subdifusiva de proteínas de plegamiento rápido

Área de la Ciencia:

• Biofísica
• Biología Computacional
• Física Química

Sus antecedentes:

• Las proteínas exhiben una dinámica configuracional compleja, a menudo caracterizada por subdifusión.
• Las causas subyacentes de esta subdifusión en la dinámica de las proteínas siguen sin entenderse completamente.
• Investigar estas dinámicas es clave para comprender el plegamiento y la función de las proteínas.

Objetivo del estudio:

• Investigar el impacto de la fricción no markoviana y el paisaje de energía libre en la dinámica de proteínas de plegamiento rápido.
• Analizar el desplazamiento cuadrático medio (MSD) y el tiempo de primera llegada medio (MFPT) de la coordenada de reacción de plegamiento.
• Determinar los principales impulsores de la subdifusión en la dinámica conformacional de las proteínas.

Principales métodos:

• Se utilizaron simulaciones de dinámica molecular para extraer núcleos de memoria de fricción.
• Se caracterizó el núcleo de memoria de fricción utilizando una función jerárquica multiexponencial.
• Se analizó la subdifusión en MSD y MFPT, considerando tanto los efectos de fricción como los del paisaje de energía libre.

Principales resultados:

• Los efectos de memoria de fricción causan subdifusión en MSD para escalas de tiempo más cortas.
• El paisaje de energía libre contribuye a la subdifusión en escalas de tiempo más largas.
• Los efectos de memoria de fricción dominan el comportamiento de escalado de MSD sobre los efectos del paisaje de energía libre en proteínas de plegamiento rápido.

Conclusiones:

• La fricción no markoviana es un motor principal de la subdifusión en la dinámica de proteínas de plegamiento rápido.
• Los modelos markovianos son insuficientes para capturar con precisión la dinámica del plegamiento de proteínas.
• Los efectos de memoria, en lugar del paisaje de energía libre o la fricción dependiente de la coordenada, son la principal fuente de subdifusión.