«Эта работа закладывает основы, чтобы возвратить пейзажи сворачивания белка непосредственно от экспериментальных данных, предоставляя маршрут новому пониманию и рациональному дизайну белков», объяснил Эндрю Фергюсон, доцент материаловедения и разработки в Иллинойсском университете в Урбане-Шампейне. «В то время как мы остаемся далекими от этой цели, наше понимание сворачивания белка было коренным образом изменено ‘новым представлением’, которое предусматривает молекулярное сворачивание как конформационный поиск по направляемой свободной энергетической поверхности».По словам Фергюсона, единственная молекула свободная энергетическая поверхность кодирует всю термодинамику и пути сворачивания, диктуя структуру белка и динамику. Каждый пункт на пейзаже соответствует ансамблю подобного белка conformations, и высота пейзажа предписывает их стабильность. Это – основная цель физической химии определить молекулярные пейзажи сворачивания.
«Молекулярные пейзажи сворачивания могут быть выведены из долгих компьютерных моделирований, в которых известны положения всех атомов в молекуле», сказал Цзян Ван, научный сотрудник выпускника и первый автор статьи, «Нелинейная реконструкция единственной молекулы, свободная энергия появляется от одномерного временного ряда», издал в Physical Review E.«Экспериментальные методы, такие как единственная Энергетическая передача резонанса Форстера (FRET) молекулы могут измерить расстояния между ковалентно привитыми флуоресцентными молекулами краски, чтобы отследить размер молекулы как функция времени, но до сих пор не было возможно восстановить складные трубы от экспериментальных измерений единственного крупнозернистого observables», объяснил Фергюсон. «В этой работе мы объединили нелинейное машинное обучение и статистическую термодинамику с Теоремой Тэкенса из динамической теории систем продемонстрировать в компьютерных моделированиях гидрофобной цепи полимера, что возможно определить молекулярные пейзажи сворачивания от временного ряда сингла, экспериментально доступного заметный».«Информационная потеря, связанная с ее реконструкцией от заметного сингла, означает, что топография восстановленной трубы может быть встревожена – высоты и глубины свободных энергетических пиков и долин могут быть изменены – но это искренне сохраняет топологию истинной трубы – местность, непрерывность и возможность соединения молекулярных конфигураций», отметил Ван. «Это означает, что складная труба определила от измерения, в этом случае, расстояние головы к хвосту цепи геометрически и топологически идентично и содержит точно те же самые молекулярные государства и пути перехода как вычисленный из знания всех атомных положений», добавил Фергюсон.
«Мы очень взволнованы этим идеализированным доказательством принципа для компьютерных моделирований цепи полимера и в настоящее время работаем, чтобы расширить наши исследования на моделирования биологически реалистических пептидов и белков и партнера единственных биофизиков молекулы, чтобы применить нашу технику к экспериментальным измерениям реальных белков», сказал Фергюсон.