通过具有动态天然接触的粗粒度模拟来确定蛋白质复合物的拆解顺序

《Biophysical Journal》：Disassembly orders of protein complexes by coarse-grained simulations with dynamic native contacts

蛋白质复合物解聚顺序的预测方法研究，提出结合循环多温度粗粒度模拟与原生接触重加权策略，通过分析分子动力学演化中原生接触的残基特异性强度，改进粗粒度模型参数，验证在21个复合物中成功预测14个正确解聚顺序。

　　

摘要

蛋白质复合物通过特定的结构组装来执行生物功能。尽管实验技术和基于人工智能的方法已经解析了许多蛋白质复合物的结构，但其亚基的组装顺序仍然大部分未知。了解蛋白质复合物的组装顺序对于体外药物合成、亚复合物工程以及阐明生物机制至关重要。研究蛋白质复合物的解体顺序可能为其组装顺序提供有价值的信息。虽然存在用于确定蛋白质复合物组装或解体顺序的实验技术，但这些技术往往成本较高。在这项工作中，我们指出了现有粗粒度（CG）模型中忽略天然接触残基特异性的一个关键问题。随后，我们提出了一种计算方法，该方法采用循环多温度CG模拟，并对天然接触的强度进行重新加权，以预测蛋白质复合物的解体顺序。该方法从蛋白质复合物的初始结构开始，利用全原子分子动力学（MD）模拟来分析天然接触的演变过程，从而确定其残基特异性的相对强度。利用这些信息可以对CG模型进行重新参数化，从而在CG模拟中识别出复合物的解体顺序。该方法已通过21个蛋白质复合物进行了验证，能够正确预测14个复合物的解体顺序，并部分正确预测另外6个复合物的解体顺序。