$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
عوامل النسخ (TF) تبحث عن الحمض النووي المستهدف لربط وتنظيم النسخ الجيني والأنشطة ذات الصلة1. بصرف النظر عن الانتشار ثلاثي الأبعاد (3D) ، فقد اقترح أن الانتشار الميسر ل TF ضروري للبحث عن الحمض النووي المستهدف ، حيث يمكن للبروتينات أيضا الانزلاق أو القفز على طول الحمض النووي أحادي البعد (1D) ، أو القفز مع النقل بين القطاعات على الحمض النووي2،3،4،5،6،7.
في دراسة حديثة ، أجرينا عشرات الميكروثانية (μs) محاكاة الديناميكا الجزيئية لتوازن الذرة بالكامل (MD) على نبات TF - بروتين مجال WRKY على الحمض النووي8. تم التقاط خطوة كاملة 1-bp من WRKY على الحمض النووي poly-A في غضون ميكروثانية. وقد لوحظت حركات البروتين على طول أخدود الحمض النووي وديناميكيات إصلاح الروابط الهيدروجينية (HBs). في حين أن مثل هذا المسار يمثل مسارا واحدا تم أخذ عينات منه ، إلا أن المشهد العام لخطوات البروتين لا يزال غير موجود. هنا ، نوضح كيفية توسيع العينات الحسابية حول مسار خطوة البروتين الذي تم التقاطه في البداية باستخدام نموذج حالة ماركوف (MSM) ، والذي تم تنفيذه على نطاق واسع لمحاكاة مجموعة متنوعة من الأنظمة الجزيئية الحيوية التي تنطوي على تغييرات تكوينية كبيرة وفصل على نطاق زمني9،10،11،12،13،14،15،16 ، 17,18,19. والغرض من ذلك هو الكشف عن المجموعة التوافقية والحالات المستقرة ميتا لنشر بروتين TF على طول الحمض النووي لخطوة دورية واحدة.
في حين أن محاكاة MD المذكورة أعلاه تكشف عن الدقة الذرية لحركات البروتين ل 1 نقطة أساس على الحمض النووي ، فإن الديناميكيات الهيكلية للانتشار العملي طويل الأمد ل TF على طول الحمض النووي بنفس الدقة العالية يصعب الوصول إليها. ومع ذلك ، فإن إجراء عمليات محاكاة MD ذات الحبيبات الخشنة (CG) على مستوى البقايا أمر سهل من الناحية الفنية. يمكن توسيع النطاق الزمني لمحاكاة CG بشكل فعال إلى عشرات أو مئات المرات أطول من المحاكاة الذرية 20،21،22،23،24،25،26،27،28،29. هنا ، نعرض محاكاة CG التي أجريت من خلال تنفيذ برنامج CafeMol الذي طوره مختبر تاكادا30.
في البروتوكول الحالي ، نقدم المحاكاة الذرية لبروتين مجال WRKY على طول الحمض النووي poly-A وبناء MSM أولا ، والتي تركز على أخذ عينات من حركات البروتين المتدرجة ل 1 نقطة أساس فقط على طول الحمض النووي. ثم نقدم نمذجة CG ومحاكاة نفس نظام البروتين والحمض النووي ، والتي توسع أخذ العينات الحسابية إلى الانتشار العملي للبروتين على مدى عشرات من نقاط أساس على طول الحمض النووي.
هنا ، نستخدم برنامج GROMACS 31,32,33 لإجراء محاكاة MD و MSMbuilder 34 لبناء MSM للقطات المطابقة للعينات ، وكذلك لاستخدام VMD 35 لتصور الجزيئات الحيوية. يتطلب البروتوكول أن يكون المستخدم قادرا على تثبيت البرنامج أعلاه وتنفيذه. ثم يعد تثبيت وتنفيذ برنامج CafeMol30 ضروريا لإجراء عمليات محاكاة CG MD. كما يتم إجراء المزيد من التحليلات للمسارات والتصور في VMD.