Single-molecule biophysics experiments in silico: Toward a physical model of a replisome.
Single-molecule biophysics experiments in silico: Toward a physical model of a replisome.
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DOI：
10.1016/j.isci.2022.104264
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发表时间：
2022-05-20
期刊：
影响因子：
5.8
通讯作者：
Aksimentiev, Aleksei
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Maffeo, Christopher;Chou, Han-Yi;Aksimentiev, Aleksei
单分子实验的解释经常借助于生物分子动力学的计算建模。计算能力的增长和计算模型的持续验证表明，很快就有可能用计算模拟完全取代某些实验。在这里，我们提供了一个使用DNA结合蛋白作为测试床进行单分子研究的蓝图。我们演示了如何原子模拟，通常限于亚毫秒的持续时间和zeptoliter卷，可以指导开发一个粗粒度的模型，用于模拟单分子实验。我们应用该模型来概括，在硅片上，力延伸表征的蛋白质结合单链DNA和蛋白质和DNA置换试验，提供了一个详细的画像的基本机制。最后，我们使用该模型来模拟复制叉的长号环，这是一个由蛋白质和DNA组成的大型复合体。从全原子模拟得到的粗粒度模型概括了实验模型再现了对力和交换动力学的弹性响应模型揭示了实验通常无法获得的中间态结构模型应用于具有长号环的病毒复制体，其中包含数十个SSB蛋白物理化学;生物物理化学;生物物理学;生物物理化学
The interpretation of single-molecule experiments is frequently aided by computational modeling of biomolecular dynamics. The growth of computing power and ongoing validation of computational models suggest that it soon may be possible to replace some experiments outright with computational mimics. Here, we offer a blueprint for performing single-molecule studies in silico using a DNA-binding protein as a test bed. We demonstrate how atomistic simulations, typically limited to sub-millisecond durations and zeptoliter volumes, can guide development of a coarse-grained model for use in simulations that mimic single-molecule experiments. We apply the model to recapitulate, in silico, force-extension characterization of protein binding to single-stranded DNA and protein and DNA replacement assays, providing a detailed portrait of the underlying mechanics. Finally, we use the model to simulate the trombone loop of a replication fork, a large complex of proteins and DNA. Coarse-grained model derived from all-atom simulation recapitulates experiments Model reproduces the elastic response to force and exchange dynamics Model reveals structure of intermediate states usually inaccessible to experiment Model applied to viral replisome with trombone loop containing tens of SSB proteins Physical chemistry; Biophysical chemistry; Biophysics; Biophysical Chemistry
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DOI：
10.1088/0034-4885/76/1/016601
发表时间：
2013-01
期刊：
Reports on progress in physics. Physical Society (Great Britain)
影响因子：
--
作者：
Kim H;Ha T
通讯作者：
Ha T
影响因子：
5.5
作者：
Gkeka P;Stoltz G;Barati Farimani A;Belkacemi Z;Ceriotti M;Chodera JD;Dinner AR;Ferguson AL;Maillet JB;Minoux H;Peter C;Pietrucci F;Silveira A;Tkatchenko A;Trstanova Z;Wiewiora R;Lelièvre T
通讯作者：
Lelièvre T
DOI：
10.1073/pnas.0806085105
发表时间：
2008-10-14
影响因子：
11.1
作者：
Dudko, Olga K.;Hummer, Gerhard;Szabo, Attila
通讯作者：
Szabo, Attila
影响因子：
5.5
作者：
de Jong, Djurre H.;Singh, Gurpreet;Marrink, Siewert J.
通讯作者：
Marrink, Siewert J.
影响因子：
5.6
作者：
Dubiel, Katarzyna;Myers, Angela R.;Keck, James L.
通讯作者：
Keck, James L.