scholarly journals How Fast Fast-Folding Proteins Fold in Silico

2016 ◽  
Author(s):  
Yuan-Ping Pang

AbstractIn reported microcanonical molecular dynamics simulations, fast-folding proteins CLN025 and Trp-cage autonomously folded to experimentally determined native conformations. However, the folding times of these proteins derived from the simulations were more than 4–10 times longer than their experimental values. This article reports autonomous folding of CLN025 and Trp-cage in isobaric–isothermal molecular dynamics simulations with agreements within factors of 0.69–1.75 between simulated and experimental folding times at different temperatures. These results show that CLN025 and Trp-cage can now autonomously fold in silico as fast as in experiments, and suggest that the accuracy of folding simulations for fast-folding proteins begins to overlap with the accuracy of folding experiments. This opens new prospects of developing computer algorithms that can predict both ensembles of conformations and their interconversion rates for a protein from its sequence for artificial intelligence on how and when a protein acts as a receiver, switch, and relay to facilitate various subcellular-to-tissue communications. Then the genetic information that encodes proteins can be better read in the context of intricate biological functions.

2020 ◽  
Author(s):  
Md. Chayan Ali ◽  
Yeasmin Akter Munni ◽  
Raju Das ◽  
Marium sultana ◽  
Nasrin Akter ◽  
...  

AbstractCurcuma amada or Mango ginger, a member of the Zingiberaceae family, has been revealed as a beneficiary medicinal plant having diverse pharmacological activities against a wide range of diseases. Due to having neuromodulation properties of this plant, the present study characterized the secondary metabolites of Curcuma amada for their drug-likeness properties, identified potent hits by targeting Acetylcholinesterase (AChE) and revealed neuromodulatory potentiality by network pharmacology approaches. Here in silico ADMET analysis was performed for chemical profiling, and molecular docking and molecular dynamics simulations were used to hit selection and binding characterizations. Accordingly, ADMET prediction showed that around 87.59% of compounds processed drug-likeness activity, where four compounds have been screened out by molecular docking. Guided from induced-fit docking, molecular dynamics simulations revealed phytosterol and curcumin derivatives as the most favorable AChE inhibitors with the highest binding energy, as resulted from MM-PBSA analysis. Furthermore, all of the four hits were appeared to modulate several signaling molecules and intrinsic cellular pathways in network pharmacology analysis, which are associated with neuronal growth survival, inflammation, and immune response, supporting their capacity to revert the condition of neuro-pathobiology. Together, the present in silico based characterization and system pharmacology based findings demonstrate Curcuma amada, as a great source of neuromodulating compounds, which brings about new development for complementary and alternative medicine for the prevention and treatment of neurodegenerative disorders.


2017 ◽  
Author(s):  
Ευτυχία Κρίτση

Στην παρούσα διατριβή πραγματοποιήθηκε εκτενής μελέτη για την αναζήτηση πρόδρομων βιοδραστικών ενώσεων (hits) από χημικές βιβλιοθήκες για τρείς βιολογικούς στόχους, μέσω της εφαρμογής εμπορικά διαθέσιμων in silico τεχνικών και μεθοδολογιών.Οι στόχοι που επιλέχθηκαν ανήκουν σε διαφορετικές κατηγορίες πρωτεϊνών με μεγάλο φαρμακευτικό ενδιαφέρον, που όμως παρουσιάζουν διαφορετικό επίπεδο ωριμότητας όσον αφορά την εφαρμογή υπολογιστικών εργαλείωνγια την ανακάλυψη νέων φαρμακευτικών ενώσεων. Συγκεριμένα, οι στόχοι που μελετήθηκαν είναι οι ακόλουθοι:•το ένζυμο της 14-α διμεθυλάσης της λανοστερόλης (CYP51) για την αναζήτηση νέων πρόδρομων βιοδραστικών ενώσεων με αντιμικροβιακές ιδιότητες,•το ένζυμο της HIV τύπου 1 πρωτεάσης (HIV-1 PR) για την αναζήτηση νέων πρόδρομων βιοδραστικών ενώσεων με αντι-HIV δράση,•ο διαμεμβρανικός υποδοχέας της Αγγειοτασίνης ΙΙ (ΑΤ1) για την αναζήτηση νέων πρόδρομων βιοδραστικών με αντιυπερτασική δράσηΟι κυριότερες τεχνικές που χρησιμοποιήθηκαν για την αναζήτηση πρόδρομων βιοδραστικών ενώσεων περιλαμβάνουν την Εικονική Σάρωση (Virtual Screening) με χρήση Φαρμακοφόρων Μοντέλων (Pharmacophore modeling), τη Μοριακή Πρόσδεση (Molecular Docking), την πρόβλεψη μοριακών ιδιοτήτων καθώς και Προσομοιώσεις Μοριακής Δυναμικής (Molecular Dynamics Simulations). Η στρατηγική που ακολουθήθηκε διαφέρει σημαντικά ανά στόχο όσον αφορά τη μεθοδολογική προσέγγιση και την επιλογή των υπολογιστικών εργαλείων-αλγορίθμων, δίνοντας έμφαση στη συμπληρωματικότητα των αποτελεσμάτων τους. Για την ανάδειξη των πρόδρομων βιοδραστικών ενώσεων, πραγματοποιήθηκαν in vitro βιολογικές δοκιμές των ενώσεων που προτάθηκαν μέσω των υπολογιστικών τεχνικών. Οι ενώσεις που επιλέχθηκαν παρουσίασαν ανασταλτική δράση (ή συγγένεια πρόσδεσης) σε ικανοποιητικό εύρος τιμών 102 nM–μΜ για να χαρακτηριστούν πρόδρομες βιοδραστικές. Μείζονος σημασίας είναι και το γεγονός ότι οι δομικοί σκελετοί των προτεινόμενων ενώσεων για κάθε στόχο, είναι διαφορετικοί τόσο μεταξύ τους όσο και συγκρινόμενοι με τα υφιστάμενα φαρμακευτικά μόρια. Ως εκ τούτου, μπορούν να αποτελέσουν κατάλληλα "υποστρώματα" για το επόμενο στάδιο που αφορά τη βελτιστοποίησή τους προς ενώσεις-οδηγούς (hit to lead optimization) και δυνητικά προς νέα φαρμακευτικά προϊόντα.


2020 ◽  
Vol 978 ◽  
pp. 428-435
Author(s):  
Krishna Chaitanya Katakam ◽  
Natraj Yedla

The mechanical properties and deformation mechanism of nickel nanowire of dimension 100 Å (x-axis) × 1000 Å (y-axis) × 100 Å (z-axis) containing a single linear surface defect is studied at different temperatures using molecular dynamics simulations. The defect is created by deleting a row of atoms on the surface and is inclined at 25° to the loading axis. The tensile test is carried out at 0.01 K, 10 K, 100 K and 300 K temperature and 108 s-1strain rate. To determine the effect of temperature on the stress-strain curves, fracture and failure mechanism, a thorough investigation has taken place. Maximum strength of 21.26 GPa is observed for NW deformed at 0.01 K temperature and the strength decreased with increase in temperature. Through slip lines, the deformation relief pattern taken place by developing the extrusion areas along with intrusion over the surface defect area in all NWs deformed at respective temperatures. Further it is observed that fracture strains decrease with increase in temperature. After yielding, stacking faults associated with dislocations are generated by slip on all four {111} planes. Different type of dislocations with both intrinsic and extrinsic stacking faults are noticed. Out of all dislocation densities, Shockley partial dislocation densities has recorded a maximum value.


2017 ◽  
Vol 19 (24) ◽  
pp. 15933-15941 ◽  
Author(s):  
Xinyu Wang ◽  
Jingchao Zhang ◽  
Yue Chen ◽  
Paddy K. L. Chan

We investigate the thermal transport across graphene and an organic semiconductor at different temperatures, levels of hydrogenation and vacancies.


Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document