The folding kinetics of a seven-residue long alanine polypeptide are investigated
using a fully atomic protein model and molecular dynamics simulations.
The peptide adopts helical conformations in the native state when
simulated in two different implicit solvents: a model with a distance dependent
dielectric constant and the generalized Born (GB) model. Although the
two solvation models correctly predict the native state of the peptide, they
lead to distinct folding kinetics. The model in which the dielectric constant is
distance-dependent produces much broader distributions of the first passage
time, as measured by the intermittency ratio, than the generalized
Born model. In addition, the conformational diffusion search folding mechanism,
introduced earlier to study the folding kinetics of helical peptides
in explicit solvent, is seen to describe more closely the folding kinetics of
the GB model than of the distance-dependent dielectric constant model.
Based on these observations, we argue that the implicit solvent model that
treats the dielectric constant as dependent on interatomic distances introduces
excessive amounts of frustration into the underlying potential energy
landscape and is thus far less suitable for modelling the kinetics of protein
folding than the more sophisticated GB implicit solvent.
Кінетичні властивості згортання пептиду, що складається з семи амінокислот аланіне, досліджено методом молекулярної динаміки. Пептид розглянуто, використовуючи два типи неявного опису розчинника: модель, в якій діелектрична константа вважається пропорційною до відстані між атомами, і узагальнена модель Борна. Знайдено, що обидві моделі розчинника ведуть до утворення спірального стану пептиду при низьких температурах. Проте кінетичні властивості спірального переходу єрізними для досліджених розчинників. Стверджується, що модель, в якій діелектрична константа вважається змінною, веде до утворення значного числа локальних мінімумів на поверхні потенціальної енергії, що в свою чергу сповільнює реакцію згортання. Показано, що характеристики узагальненої моделі Борна адекватно описують кінетичні властивості білків, спостережувані в експериментах по їх згортанню. На основі отриманих результатів робиться висновок, що узагальнена модель борна євдалішою і більш реалістичною моделлю для опису кінетики згортання білків.
