Efficient Traversal of Beta-Sheet Protein Folding Pathways Using Ensemble Models
Notice bibliographique
Résumé
Molecular dynamics (MD) simulations can now predict ms-timescale folding processes of small proteins; however, this presently requires hundreds of thousands of CPU hours and is primarily applicable to short peptides with few long-range interactions. Larger and slower-folding proteins, such as many with extended β-sheet structure, would require orders of magnitude more time and computing resources. Furthermore, when the objective is to determine only which folding events are necessary and limiting, atomistic detail MD simulations can prove unnecessary. Here, we introduce the program tFolder as an efficient method for modelling the folding process of large β-sheet proteins using sequence data alone. To do so, we extend existing ensemble β-sheet prediction techniques, which permitted only a fixed anti-parallel β-barrel shape, with a method that predicts arbitrary β-strand/β-strand orientations and strand-order permutations. By accounting for all partial and final structural states, we can then model the transition from random coil to native state as a Markov process, using a master equation to simulate population dynamics of folding over time. Thus, all putative folding pathways can be energetically scored, including which transitions present the greatest barriers. Since correct folding pathway prediction is likely determined by the accuracy of contact prediction, we demonstrate the accuracy of tFolder to be comparable with state-of-the-art methods designed specifically for the contact prediction problem alone. We validate our method for dynamics prediction by applying it to the folding pathway of the well-studied Protein G. With relatively very little computation time, tFolder is able to reveal critical features of the folding pathways which were only previously observed through time-consuming MD simulations and experimental studies. Such a result greatly expands the number of proteins whose folding pathways can be studied, while the algorithmic integration of ensemble prediction with Markovian dynamics can be applied to many other problems.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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 | 0,000 |
| 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 ».