Equilibrum dynamics of folded proteins

Abstract

ÖZET Proteinlerin denge dinamikleri elastik ağ yapısına sahip Gaussian bir model kabul edilerek çalışılmıştır. Bu ağ yapısı amino asitlerin Ca atomlarının birbirine bağlanması ile oluşturulmuştur. Katlanmış protein içindeki / ve j C` atomları arasındaki dalgalanma hareketinin Gaussian bir dağılıma uyduğu kabul edilmiştir. Dalgalanma hareketin bu modeldeki nedeni quadratik yapıdaki bir iç enerjiye dayandırılmıştır. Bu model katlanmış yapı içindeki devinimleri yüksek rezidülerin bulumasında kullanılmıştır. Devinimleri yüksek rezidüler denge konumda iken en yüksek frekansta dalgalanmaya katkıda bulunan rezidüler olarak tanımlanmıştır. Teori bir çok proteine uygulanmıştır: chymotrypsin inhibitor 2, cytochrome c, C2 proteinleri ve CheY. Katlanma sürecinde önemli olarak belirtilen ve üçüncül yapının stabil kalmasında kritik önemi olduğu bilinen rezidüler doğru olarak belirlenmiştir.

IV ABSTRACT Equilibrium dynamics of proteins is studied using a Gaussian model in which the protein is viewed as an elastic network based on local residue packing densities and contact topology. The network is formed by joining the C` atoms of the amino acids. The fluctuations between the ith and jth Ca atoms in the folded protein are assumed to obey a Gaussian distribution. The fluctuations are described by this model based on an internal Hamiltonian that has a quadratic form. The model is used for identifying the kinetically hot residues in folded structures. The kinetically hot residues are identified as the ones that participate in the highest frequency fluctuations at the equilibrium configuration. The theory is applied to a series of proteins: chymotrypsin inhibitor 2, cytochrome c, related C2 proteins and CheY. Most of the residues previously pointed out to underlie the folding process of these proteins, and to be critically important for the stabilization of the tertiary fold, are correctly identified.