用蒙特卡洛方法估计蛋白质折叠速率

采用蛋白质残基间的非局域接触距离构造接触得分函数,将蛋白质结构映射为接触得分序列。假设接触是独立形成的,应用蒙特卡洛方法对146个蛋白质的实验折叠速率值进行了估计,结果显示,蒙特卡洛步骤数与折叠速率之间存在良好的相关性,拟合优度达到0.69。进一步,若仅保留那些由特定氨基酸参与的非局域接触得分,认为这些接触在折叠过程中扮演了重要角色,此时蒙特卡洛步骤数与折叠速率之间的相关性将提高到0.72。结果表明,由特定残基参与形成的非局域接触数量是决定蛋白质折叠速率的主要因素。

蛋白质折叠速率的Kramers理论分析

理解蛋白质的快速折叠机制对于现代分子生物学具有基本的重要性.以蛋白质天然态非局域接触数的1/n次幂估计折叠自由能垒高度(n为耦合振动自由度),基于弱碰撞极限情形的Kramers逃逸速率理论,得到一个蛋白质折叠速率预测模型.在包含150个蛋白质折叠速率的实验数据集上检验该模型,n=3时,模型获得了对实验值约80%的拟合度.结果表明,天然态非局域接触数是蛋白质折叠速率的决定因素之一.此外,在n=1时模型退化为拓扑异构体搜索模型.