В новой статье мы описываем наши усилия по использованию Модели Состояний Маркова(МСМ) в изучении мутации триптофана и как они влияют на сворачивание и конформационную динамику из серии модели пептидов "бета-шпильки".

Эта работа представляет собой самое обширное моделирование "β-шпильки" на сегодняшний день(9.4 мс в совокупности), это стало возможным, благодаря столь ценным усилиям участников Folding@Home! Траектории данных, полученных через Folding@Home сделали возможным конструирование МСМ с высоким разрешением, где мы использовали тот же набор метастабильных конформационных состояний для нескольких последовательностей.

Следовательно, мы могли бы спросить, как мутации триптофана возмущают переходы между отдельными состояниями, а также глобальную кинетику сворачивания и устойчивость.

Наше исследование предсказывает, что последовательности с триптофанами около окончаний шпильки(так называемые бета-кэп) сворачиваются более согласованно и более стабильны, чем последовательности “природного типа” и согласуются с экспериментальными исследованиями. Также, в соответствии с экспериментами, мы нашли что последовательность с четырьмя триптофанами (trpzip4) имеет более медленное кинетическое сворачивание, чем последовательности природного типа. Наши модели показывают, что это отчасти из-за множества не-родных "ловушек", которые замедляют сворачивание, состоя из многих перевернутых топологий шпильки. Существование этих ловушек может помочь объяснить, почему богатые триптофаном белки редки в природе, несмотря на способность триптофана стабилизировать сворачивание. Мы верим, что такие исследования основанные на МСМ это большой инструмент для изучения отношения последовательности структуры и функции, и мы ожидаем, что это будет иметь актуальность в дизайне белков