Biofísica Computacional: ¿Qué contribuye más a los errores en la predicción y simulación de la estructura: inexactitudes en el hamiltoniano o muestreo insuficiente?

Sorprendentemente, para la mayoría de las proteínas, en realidad es un muestreo conformacional . Si nos fijamos en la mayoría de las parcelas RMSD vs. energía, claramente hay un embudo, pero raramente tomamos muestras de esas conformaciones.

Echemos un vistazo a un objetivo CASP10 reciente de Fold.it. El verde es el puntaje de todas las predicciones de Fold.it; el rojo, las presentaciones CASP10 del servidor Rosetta; el Orange, los envíos de CASP10 de los equipos de Fold.it; El azul, la estructura de cristal después de varias rondas de minimización de energía.
http://fold.it/portal/node/993562

La estructura cristalina está definitivamente en la base energética. Sin embargo, debemos notar dos cosas. Primero, nunca probamos estructuras por debajo de 2 RMSD de la estructura nativa. En segundo lugar, la diferencia de energía de Rosetta es extremadamente pequeña. Usando 1st principles vía. MD, se ha visto que los modelos convergen hacia un mínimo, pero solo si agrupa adecuadamente sus señuelos usando un Modelo de Estado de Markov suficientemente confiable y usted usa un campo de fuerza solvente explícito. Incluso allí, tenemos problemas con el muestreo conformacional.

Para todo lo demás, los campos de fuerza son malos. La predicción de estructura de ARN tiene problemas masivos con CHARMM y AMBER. Las moléculas pequeñas en los programas de acoplamiento se vuelven dañinas cuando se trata de elementos no CNH. Si se involucra un azúcar o lípido, la precisión disminuye.

Una gran parte de estas deficiencias se debe al hecho de que los campos de fuerza de proteínas están fuertemente parametrizados en estructuras de PDB que son principalmente proteínas libres sin modificar solubles. Como resultado, muchas de las interacciones de apilamiento de bases en ácidos nucleicos, los efectos electrostáticos de largo alcance de los iones metálicos y las contribuciones de entropía conformacional de los fármacos cíclicos se pierden en los campos de fuerza.

En resumen , el núcleo del trabajo y las conclusiones de Anton y Folding @ home han sido correctos, ya que en su mayoría se han hecho para proteínas. Sin embargo, debido a los errores y limitaciones del muestreo conformacional y las imprecisiones en los campos de fuerza, ciertamente hay mucha mala ciencia y interpretaciones demasiado entusiastas en la literatura. Sin embargo, estamos en el camino correcto y si usamos y analizamos los modelos correctamente, podemos hacer conclusiones razonables e informativas.

Para obtener un punto de referencia extenso en los campos de fuerza, consulte http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubm…
Para una revisión extensa de la predicción de la estructura del ARN ver
http://www.springerlink.com/cont…

El muestreo es un problema. Las funciones de puntaje también pueden ser un problema. Obtener el muestreo correcto es un requisito previo para conocer la respuesta a esta pregunta.

En la trama de Christopher VanLang, las estructuras rmsd claramente bajas no se muestrean. Por otro lado, si tuviéramos un esquema de muestreo que muestreara estructuras de bajo rmsd, también podríamos encontrar señuelos mucho mejores.