We see the results about the determination of protein unfolding rate and the recognition of protein native structure. For proteins which fold by two-state kinetics, the folding and unfolding processes are believed to be closely related to their native structures. In particular, folding and unfolding rates are influenced by the native structures of proteins. Thus we focus on finding important topological quantities from a protein structure which determine its unfolding rate. After constructing graphs from protein native structures, we investigate the relationships between unfolding rates and various topological quantities of the graphs. First, we find that the correlation between the unfolding rate and the contact order is not as prominent as in the case of the folding rate and the contact order. Next, we investigate the correlation between the unfolding rate and the clustering coefficient of the graph of a protein native structure, and observe no correlation between them. Finally, we find that a newly introduced quantity, the impact of edge removal per residue, has a good overall correlation with protein unfolding rates. The impact of edge removal is defined as the ratio of the change of the average path length to the edge removal probability. From these facts, we conclude that the protein unfolding process is closely related to the protein native structure. In addition to find the topological quantity that determine protein unfolding rate, we present a new approach for fold recognition to identify the native and near native protein structures among decoy structures using pair-wise contact potentials between amino acid residues. For a given protein structure, a new scoring function is defined as the difference between the contact energy using its native sequence and the average contact energy using random sequences for the same contact map. We have tested the new scoring function for various decoy sets available in the literature and find that the new scoring function is more useful than the original contact energy, especially for decoy sets where the total number of contacts from the native structure is similar to those from decoy conformations. From this observation, we conclude that the more native-like the structure is, the more likely that it distinguishes the native sequence from random sequences. We demonstrate that, for a given contact potential, a simple but more efficient new scoring function can be constructed.
현재까지 접힘 과정은 단백질의 접힌 구조와 밀접한 관련이 있음이 알려져 있다. 특히, 접힘 속도는 단백질의 접힘 구조와 아주 밀접한 관련이 있음이 최근 연구를 통해 밝혀지고 있다. 이런 사실에 근거하여 본 연구에서는 풀림 과정도 접힘 과정처럼 단백질의 3차 구조에 영향을 받는지 알아본다. 특히, 단백질의 접힌 3차 구조에서 얻을 수 있는 값 중에서 풀림 속도를 결정하는 것이 어떤 것이 있는지 관찰한다. 그러기 위해서 단백질의 3차 구조에 해당하는 그래프를 만들어서 그 그래프에서 얻어낼 수 있는 여러 값들과 풀림 속도와 관계를 살펴본다. 먼저, 단백질의 풀림 속도는 풀림 속도와는 달리 접힘 질서와는 큰 상관관계를 보이지 않음이 관찰된다. 아울러 두번째로 풀림 속도와 그래프의 뭉침계수와의 관계를 본 결과, 이 또한 좋은 상관관계가 나오지 않는다. 그러나, 그래프에서 새로 정의한 면 없애기 영향력이라는 값이 단백질의 풀림 속도와 밀접한 관련이 있음이 확인되고, 이를 통해서 단백질의 풀림 과정도 접힘 과정과 마찬가지로 단백질의 접힘 과정과 밀접한 관련이 있음을 확인할 수 있다. 접힘 과정/풀림 과정을 파악하는 것과 더불어, 단백질의 3차 구조를 비슷한 구조 속에서 어떻게 인식할 수 있는지를 간단한 아미노산끼리의 에너지로 구하는 방법을 제시한다. 새롭게 3차 구조를 인식하기 위하여 새로운 함수가 단백질의 아미노산 서열이 입력됐을 때의 접힘 에너지와 임의의 아미노산 서열이 입력됐을 때의 접힘 에너지와의 차이로 정의된다. 이렇게 새롭게 정의한 함수와 이전의 접힘 에너지를 단백질이 여러 미끼 구조 속에서 얼마나 잘 인식하는지 알아본 결과, 새롭게 정의한 함수가 이전의 접힘 에너지보다 더 좋게 실제 단백질의 3차 구조를 여러 미끼 구조속에서 잘 인식함을 확인할 수 있다. 특히, 단백질의 구조가 미끼 구조와 접힘 숫자가 비슷할 경우는 이 함수가 더욱 더 접힘 에너지보다 성능이 좋음을 확인할 수 있다. 그리고, 이런 결과를 통해서 새로 구한 함수의 특성상 구조가 더 단백질의 3차 구조에 가까워질수록 단백질의 아미노산 서열을 임의의 아미노산 서열과 더 잘 구분할 수 있음이 파악될 수 있다. 아울러, 간단한 아미노산끼리의 에너지로 단백질 구조를 인식하는 문제가 해결될 수 있음을 제시할 수 있다.
