Modeling protein density of states: Additive hydrophobic effects are insufficient for calorimetric two-state cooperativity
Notice bibliographique
Résumé
A well-established experimental criterion for two-state thermodynamic cooperativity in protein folding is that the van't Hoff enthalpy DeltaH(vH) around the transition midpoint is equal, or very nearly so, to the calorimetric enthalpy DeltaH(cal) of the entire transition. This condition is satisfied by many small proteins. We use simple lattice models to provide a statistical mechanical framework to elucidate how this calorimetric two-state picture may be reconciled with the hierarchical multistate scenario emerging from recent hydrogen exchange experiments. We investigate the feasibility of using inverse Laplace transforms to recover the underlying density of states (i.e., enthalpy distribution) from calorimetric data. We find that the constraint imposed by DeltaH(vH)/DeltaH(cal) approximately 1 on densities of states of proteins is often more stringent than other "two-state" criteria proposed in recent theoretical studies. In conjunction with reasonable assumptions, the calorimetric two-state condition implies a narrow distribution of denatured-state enthalpies relative to the overall enthalpy difference between the native and the denatured conformations. This requirement does not always correlate with simple definitions of "sharpness" of a transition and has important ramifications for theoretical modeling. We find that protein models that assume capillarity cooperativity can exhibit overall calorimetric two-state-like behaviors. However, common heteropolymer models based on additive hydrophobic-like interactions, including highly specific two-dimensional Gō models, fail to produce proteinlike DeltaH(vH)/DeltaH(cal) approximately 1. A simple model is constructed to illustrate a proposed scenario in which physically plausible local and nonlocal cooperative terms, which mimic helical cooperativity and environment-dependent hydrogen bonding strength, can lead to thermodynamic behaviors closer to experiment. Our results suggest that proteinlike thermodynamic cooperativity may require a cooperative interplay between local and nonlocal interactions. The prospect of using calorimetric data to constrain Z-scores of knowledge-based potentials is discussed.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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.
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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 ».