Choice of Force Field for Proteins Containing Structured and Intrinsically Disordered Regions

ZAPLETAL, Vojtěch, Arnošt MLÁDEK, Kateřina BENDOVÁ, Petr LOUŠA, Erik NOMILNER, Zuzana JASEŇÁKOVÁ, Vojtěch KUBÁŇ, Markéta MAKOVICKÁ, Alice LANÍKOVÁ, Lukáš ŽÍDEK a Jozef HRITZ. Choice of Force Field for Proteins Containing Structured and Intrinsically Disordered Regions. Biophysical Journal. Bethesda, USA: Biophysical Society, 2020, roč. 118, č. 7, s. 1621-1633. ISSN 0006-3495. Dostupné z: https://dx.doi.org/10.1016/j.bpj.2020.02.019.

Základní údaje

Originální název

Choice of Force Field for Proteins Containing Structured and Intrinsically Disordered Regions

Autoři

ZAPLETAL, Vojtěch (203 Česká republika, domácí), Arnošt MLÁDEK (203 Česká republika, domácí), Kateřina BENDOVÁ (203 Česká republika, domácí), Petr LOUŠA (203 Česká republika, domácí), Erik NOMILNER (703 Slovensko, domácí), Zuzana JASEŇÁKOVÁ (703 Slovensko, domácí), Vojtěch KUBÁŇ (203 Česká republika, domácí), Markéta MAKOVICKÁ (203 Česká republika, domácí), Alice LANÍKOVÁ (203 Česká republika, domácí), Lukáš ŽÍDEK (203 Česká republika, domácí) a Jozef HRITZ (703 Slovensko, garant, domácí)

Vydání

Biophysical Journal, Bethesda, USA, Biophysical Society, 2020, 0006-3495

---

Další údaje

Jazyk

angličtina

Typ výsledku

Článek v odborném periodiku

Obor

10610 Biophysics

Stát vydavatele

Spojené státy

Utajení

není předmětem státního či obchodního tajemství

Odkazy

URL

Impakt faktor

Impact factor: 4.033

Kód RIV

RIV/00216224:14740/20:00115635

Organizační jednotka

Středoevropský technologický institut

DOI

http://dx.doi.org/10.1016/j.bpj.2020.02.019

UT WoS

000524456100012

Klíčová slova anglicky

MOLECULAR-DYNAMICS; TYROSINE-HYDROXYLASE; NMR RELAXATION; RNA-POLYMERASE; DELTA-SUBUNIT; PREDICTION; PHOSPHORYLATION; RECOGNITION; ALIGNMENT; BIOLOGY

Štítky

CF NMR, CF SAXS, rivok

Příznaky

Mezinárodní význam, Recenzováno

---

Anotace

V originále

Biomolecular force fields optimized for globular proteins fail to properly reproduce properties of intrinsically disordered proteins. In particular, parameters of the water model need to be modified to improve applicability of the force fields to both ordered and disordered proteins. Here, we compared performance of force fields recommended for intrinsically disordered proteins in molecular dynamics simulations of three proteins differing in the content of ordered and disordered regions (two proteins consisting of a well-structured domain and of a disordered region with and without a transient helical motif and one disordered protein containing a region of increased helical propensity). The obtained molecular dynamics trajectories were used to predict measurable parameters, including radii of gyration of the proteins and chemical shifts, residual dipolar couplings, paramagnetic relaxation enhancement, and NMR relaxation data of their individual residues. The predicted quantities were compared with experimental data obtained within this study or published previously. The results showed that the NMR relaxation parameters, rarely used for benchmarking, are particularly sensitive to the choice of force-field parameters, especially those defining the water model. Interestingly, the TIP3P water model, leading to an artificial structural collapse, also resulted in unrealistic relaxation properties. The TIP4P-D water model, combined with three biomolecular force-field parameters for the protein part, significantly improved reliability of the simulations. Additional analysis revealed only one particular force field capable of retaining the transient helical motif observed in NMR experiments. The benchmarking protocol used in our study, being more sensitive to imperfections than the commonly used tests, is well suited to evaluate the performance of newly developed force fields.

---

Návaznosti

LM2015085, projekt VaV	Název: CERIT Scientific Cloud (Akronym: CERIT-SC) Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, CERIT Scientific Cloud
LQ1601, projekt VaV	Název: CEITEC 2020 (Akronym: CEITEC2020) Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, CEITEC 2020
LTAUSA18168, projekt VaV	Název: Selektivní NMR značení jako nástroj pro charakterizaci proteinových komplexů zapojených do neurodegenerativních onemocnění Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, Selektivní NMR značení jako nástroj pro charakterizaci proteinových komplexů zapojených do neurodegenerativních onemocnění, INTER-ACTION
LTC17078, projekt VaV	Název: Studium interakcí domén přirozeně neuspořádaného proteinu MAP2c (microtubule- associated protein 2c) s jeho vazebnými partnery pomocí výpočetních metod a nukleární magnetické rezonance Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, Studium interakcí domén přirozeně neuspořádaného proteinu MAP2c (microtubule-associated protein 2c) s jeho vazebnými partnery pomocí výpočetních metod a nukleární magnetické rezonance, INTER-COST
90042, velká výzkumná infrastruktura	Název: CESNET II
90070, velká výzkumná infrastruktura	Název: IT4Innovations
90127, velká výzkumná infrastruktura	Název: CIISB II