基准测试 化学 相对结合 自由能量 核酸结合多重体ATPases的计算
Apoorva Purohit1, Xiaolin Cheng1
1Division of Medicinal Chemistry and Pharmacognosy, College of Pharmacy, and Translational Data Analytics Institute, The Ohio State University, Columbus, Ohio 43210, United States.
化学相对结合自由能量 (RBFE) 的计算准确地预测了大多数多重体ATPases中的核酸结合,其准确性取决于蛋白质的结构稳定性. 这项研究对复杂蛋白质系统的RBFE方法进行了基准测试.
科学领域:
- 生物化学和生物物理学
- 计算化学的计算化学
- 结构生物学 结构生物学
背景情况:
- 多重体ATPases在接口上结合核酸,由合作相互作用复杂化.
- 在这些系统中测量结合亲缘关系的实验是具有挑战性的.
研究的目的:
- 为了对六种类型的多分子ATPases核酸结合的化学相对结合自由能量 (RBFE) 计算进行基准测试.
- 评估基质 (DNA/RNA) 的影响,并确定RBFE在复杂系统中的局限性.
主要方法:
- 在F1-ATPase,MalK,MCM,Rho,FtsK和gp16中的55个接口点上使用固定电荷力场进行大规模的RBFE计算.
- 使用或不使用基质进行的模拟,由于连接物特性,需要大量采样 (>20 ns).
- 在模拟过程中对蛋白质灵活性和偏差的结构分析.
主要成果:
- 在F1-ATPase,MalK和MCM中,RBFE对91%的部位重现了实验性的结合偏好,这些部位显示出高的结构稳定性.
- 对于Rho,FtsK和gp16,一致性下降到60%,表现出更大的结构变化.
- 与冷EM结构相比,gp16的AlphaFold3建模表明了不同的功能状态.
结论:
- RBFE方法显示了多元ATPases中核酸结合的显著预测潜力.
- 关键的错误来源包括结构忠实性,蛋白质灵活性,连接体姿势和炼金术转化器件.
- 包括AlphaFold3在内的计算建模可以帮助理解ATPases的功能状态.
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