Statistical thermodynamics of residue fluctuations in native proteins

Abstract

Tezimizde, proteinlerdeki aminoasitlerin hareketlerinin izobarik ve izotermal ortamdaki istatistiksel termodinamiği formüle edildi. Aminoasit hareketliliğini inceleyen iki elastik ağ modeli (ENM), Gaussian Ağ Modeli (GNM) ve Anisotropik Ağ Modeli'nin (ANM) temelleri bu formülasyon üzerinden incelendi, gerçeğe yakınlıkları tartışıldı. Buradan hareketle genelleştirilmiş bir elastik ağ modelinin nasıl olması gerektiği istatistiksel mekanik diliyle sunuldu. Sonuçlarımız moleküler dinamik simülasyonları ile doğrulandı. Buna ek olarak, proteinlerin, genel olarak, ana salınım ekseni ile ana yapısal ekseninin çakışık olduğu gözlemlendi ve böylelikle tümel aminoasit hareketleri ile protein geometrisi arasında bir bağlantı olduğu gösterilmiş oldu.

We have formulated the statistical thermodynamics of residue fluctuations of native proteins at constant temperature and pressure. The underlying assumptions of the two elastic network models, the Gaussian Network Model (GNM) and the Anisotropic Network Model (ANM) are studied and their limits of validity are discussed. The statistical mechanical model adopted allows generalization of the elastic network models. We have validated our results by using trajectories obtained from extensive molecular dynamics simulations. Analysis of the trajectories shows that the principal axes of the fluctuation correlation matrix coincide with the principal axes of the radius of gyration tensor. This establishes the connection between residue fluctuations and protein geometry.