Computer simulation of partitioning of ten pentapeptides Ace-WLXLL at the cyclohexane/water and phospholipid/water interfaces
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Peptide-membrane interactions play a key role in the binding, partitioning and folding of membrane proteins, the activity of antimicrobial and fusion peptides, and a number of other processes. To gain a better understanding of the thermodynamics of such interactions, White and Wimley created an interfacial hydrophobicity scale based of the transfer free energy from water to octanol or lipid bilayers of a series of synthetic peptapeptides (Ace-WLXLL, with X being any of the twenty natural amino acids) (White and Wimley (1996) Nat. Struct. Biol. 3, 842-848). In this study, we performed molecular dynamics simulations of a representative set of ten of these peptides (X = D, K, R, N, A, T, S, I, F and W) in two membrane mimetic interfaces: water-cyclohexane (10 ns) and a fully solvated dioleoylphosphatidylcholine (DOPC) bilayer (50 ns) using both constant pressure and constant area ensembles. We focus on partitioning of the ten peptides at the cyclohexane/water and lipid/water interfaces. RESULTS: The peptides rapidly equilibrate (< 2 ns) and partition at the cyclohexane/water interface. The X3 guest residue assumes average orientations that depend on the nature of the side chain. At the DOPC/water interface, dynamics is much slower and convergence is difficult to achieve on a 50 ns timescale. Nonetheless, all peptides partition to the lipid/water interface with distributions with widths of 1-2 nm. The peptides assume a broad range of side chain and backbone orientations and have only a small effect on the area of the unit cell. On average, hydrophobic guest residues partition deeper into the hydrophobic core than hydrophilic residues. In some cases the peptides penetrate sufficiently deep to somewhat affect the distribution of the C=C double bond in DOPC. The relative distribution of the X3 guest residue compared to W1 and L5 is similar in the water/cyclohexane and water/lipid simulations. Snapshots show mostly extended backbone conformations in both environments. There is little difference between simulations at a constant area of 0.66 nm2 and simulations at constant pressure that approximately yield the same average area of 0.66 nm2. CONCLUSION: These peptides were designed to assume extended conformations, which is confirmed by the simulations. The distribution of the X3 side chain depends on its nature, and can be determined from molecular dynamics simulations. The time scale of peptide motion at a phospholipids-water interface is too long to directly calculate the experimentally measured hydrophobicity scale to test and improve the simulation parameters. This should be possible at the water/cyclohexane interface and likely will become feasible in the future for the phospholipids/water case.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».