Theoretical Insights into the Biophysics of Protein Bi-stability and Evolutionary Switches
Notice bibliographique
Résumé
Deciphering the effects of nonsynonymous mutations on protein structure is central to many areas of biomedical research and is of fundamental importance to the study of molecular evolution. Much of the investigation of protein evolution has focused on mutations that leave a protein's folded structure essentially unchanged. However, to evolve novel folds of proteins, mutations that lead to large conformational modifications have to be involved. Unraveling the basic biophysics of such mutations is a challenge to theory, especially when only one or two amino acid substitutions cause a large-scale conformational switch. Among the few such mutational switches identified experimentally, the one between the GA all-α and GB α+β folds is extensively characterized; but all-atom simulations using fully transferrable potentials have not been able to account for this striking switching behavior. Here we introduce an explicit-chain model that combines structure-based native biases for multiple alternative structures with a general physical atomic force field, and apply this construct to twelve mutants spanning the sequence variation between GA and GB. In agreement with experiment, we observe conformational switching from GA to GB upon a single L45Y substitution in the GA98 mutant. In line with the latent evolutionary potential concept, our model shows a gradual sequence-dependent change in fold preference in the mutants before this switch. Our analysis also indicates that a sharp GA/GB switch may arise from the orientation dependence of aromatic π-interactions. These findings provide physical insights toward rationalizing, predicting and designing evolutionary conformational switches.
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Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| 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 | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».