Kunskapen om den fria energilandskap topologi är den viktigaste nyckeln för att förstå många biokemiska processer. Fastställandet av konformer av ett protein och deras bassänger av attraktion tar en central roll för att studera molekylära isomerisering reaktioner. I detta arbete presenterar vi en ny ram för att avslöja egenskaperna hos ett fritt energilandskap som svarar på frågor som hur många metastabila konformatorer som är, hur det hierarkiska förhållandet mellan dem är, eller vilken struktur och kinetik övergångsvägarna är. Genom att utforska landskapet genom molekyldynamikssimuleringar kodas de mikroskopiska data som finns i banan in i ett Conformational Markov Network. Strukturen på denna graf visar de regioner i konformationsutrymmet som motsvarar bassängerna för attraktion. Dessutom, hantering av Conformational Markov Network, relevanta kinetiska magnituder som bo tider och hastighetskonstanter, eller hierarkiska relationer mellan avrinningsområden, slutföra den globala bilden av landskapet. Vi visar kraften i analysen studera en leksak modell av en tratt-liknande potential och beräkna effektivt konformers av en kort peptid, dialanin, bana vägen för en systematisk studie av den fria energilandskap i stora peptider. En fullständig beskrivning av komplexa polymerer, såsom proteiner, innehåller information om deras struktur och dynamik. Det är särskilt viktigt att besvara följande frågor: Vilka är de strukturella konformationerna möjliga? Finns det någon relevant hierarki bland dessa konformatorer? Vilka är övergångarna mellan dem? Dessa och andra frågor kan hanteras genom att analysera på ett effektivt sätt det fria energilandskapet i systemet. Med denna kunskap kan man ta itu med flera problem med biomolekylära reaktioner (t.ex. enzymatisk aktivitet, proteinvikning, proteinnedfallssjukdomar osv.). I den här artikeln visar vi hur man effektivt beskriver det fria energilandskapet för små och stora peptider. Genom att kartlägga de banor av molekylär dynamik simuleringar in i en graf (Conformational Markov Network), och avtäcka dess strukturella organisation, får vi en grov kornad beskrivning av proteindynamiken över Free Energy Landscape i termer av relevanta kinetiska magnituder av systemet. Därför visar vi vägen för att överbrygga gapet mellan den mikroskopiska dynamiken till den makroskopiska kinetiken med hjälp av en mesoskopisk beskrivning av den tillhörande Conformational Markov Network. På denna väg hålls kompromissen mellan processens fysiska natur och de magnituder som kännetecknar nätverket noggrant för att garantera tillförlitligheten i de resultat som visas.
Diego och Al. REF kartlägger MD-banor i ett Conformational Markov Network baserat på den potentiella energi som gjorde det möjligt för dem att utforska Free Energy Landscape.
Exploring the Free Energy Landscape: From Dynamics to Networks and Back
{'venue': 'PLoS Comput Biol 5(6): e1000415 (2009)', 'journal': None, 'mag_field_of_study': ['Biology', 'Physics', 'Medicine', 'Computer Science']}