Limitations of atomistic molecular dynamics to reveal ejection of proteins from charged nanodroplets
Notice bibliographique
Résumé
Atomistic molecular dynamics (MD) is frequently used to unravel the mechanisms of macroion release from electrosprayed droplets. However, atomistic MD is currently feasible for only the smallest window of droplet sizes appearing at the end steps of a droplet's lifetime. The relevance of the observations made to the actual droplet evolution, which is much longer that the simulated sizes, has not been addressed yet in the literature. Here, we perform a systematic study of desolvation mechanisms of poly(ethylene glycol) (PEG), protonated peptides of different compositions and proteins in order to (a) obtain insight into the charging mechanism of macromolecules in larger droplets than those that are currently amenable to atomistic MD, and (b) examine whether currently used atomistic modeling can establish the extrusion mechanism of proteins from droplets. To mimic larger droplets that are not amenable to MD modeling, we scale down the systems, by simulating a large droplet size relative to the macromolecule. MD of PEG charging reveals that above a critical droplet size, ions are available near the backbone of the macromolecule, but charging occurs only transiently by transfer of ions from the solvent to the macroion, while below the critical size, the capture of the ion from PEG has a lifetime sufficiently long for extrusion of a charged PEG from the aqueous droplet. This is the first report of the role of droplet curvature in the relation between macroion conformation and charging. Simulations of peptides with high degree of hydrophobicity show that partial extrusion of a peptide from the droplet surface is rare relative to desolvation by drying-out. Differently from what has been presented in the literature we argue that atomistic MD simulations have not sufficiently established extrusion mechanism of proteins from droplets and their charging mechanism. We also argue that release of highly charged proteins can occur at an earlier stage of a droplet's lifetime than predicted by atomistic MD. In this earlier stage, we emphasize the key role of jets emanating from a droplet at the point of charge-induced instability in the release of proteins.
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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 | 0,002 | 0,006 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
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 ».