Capturing the multiscale dynamics of membrane protein complexes with all-atom, mixed-resolution, and coarse-grained models

文献情報

出版日 2017-03-06
DOI 10.1039/C7CP00200A
インパクトファクター 3.676
著者

Chenyi Liao, Xiaochuan Zhao, Jiyuan Liu, Severin T. Schneebeli, John C. Shelley, Jianing Li


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要旨

The structures and dynamics of protein complexes are often challenging to model in heterogeneous environments such as biological membranes. Herein, we meet this fundamental challenge at attainable cost with all-atom, mixed-resolution, and coarse-grained models of vital membrane proteins. We systematically simulated five complex models formed by two distinct G protein-coupled receptors (GPCRs) in the lipid-bilayer membrane on the ns-to-μs timescales. These models, which suggest the swinging motion of an intracellular loop, for the first time, provide the molecular details for the regulatory role of such a loop. For the models at different resolutions, we observed consistent structural stability but various levels of speed-ups in protein dynamics. The mixed-resolution and coarse-grained models show two and four times faster protein diffusion than the all-atom models, in addition to a 4- and 400-fold speed-up in the simulation performance. Furthermore, by elucidating the strengths and challenges of combining all-atom models with reduced resolution models, this study can serve as a guide to simulating other complex systems in heterogeneous environments efficiently.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
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年間論文数: 3036

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