UNILIPID, a Methodology for Energetically Accurate Prediction of Protein Insertion into Implicit Membranes of Arbitrary Shape
UNILIPID, une Méthodologie pour la Prédiction Énergétiquement Précise de l'Insertion de Protéines dans les Membranes Implicites de Forme Arbitraire
Résumé
The insertion of proteins into membranes is crucial for understanding their function in many biological processes. In this work, we present UNILIPID, a universal implicit lipid-protein description as a methodology for dealing with implicit membranes. UNILIPID is independent of the scale of representation and can be applied at the level of all atoms, coarse-grained particles down to the level of a single bead per amino acid. We provide example implementations for these scales and demonstrate the versatility of our approach by accurately reflecting the free energy of transfer for each amino acid. In addition to single membranes, we describe the analytical implementation of double membranes and show that UNILIPID is well suited for modeling at multiple scales. We generalize to membranes of arbitrary shape. With UNILIPID, we provide a methodological framework for a simple and general parameterization tuned to reproduce a selected reference hydrophobicity scale. The software we provide along with the methodological description is optimized for specific user features such as real-time response, live visual analysis, and virtual reality experiences.
L'insertion de protéines dans les membranes est cruciale pour comprendre leur fonction dans de nombreux processus biologiques. Dans ce travail, nous présentons UNILIPID, une description implicite universelle des lipides et des protéines comme méthodologie pour traiter les membranes implicites. UNILIPID est indépendant de l'échelle de représentation et peut être appliqué au niveau tout atome, particules à gros grains, jusqu'au niveau d'une seule bille par acide aminé. Nous fournissons des exemples de mise en œuvre pour ces échelles et démontrons la polyvalence de notre approche en reflétant avec précision l'énergie libre de transfert pour chaque acide aminé. En plus des membranes simples, nous décrivons la mise en œuvre analytique des membranes doubles et montrons que l'approche UNILIPID est bien adaptée à la modélisation à plusieurs échelles. Nous généralisons aux membranes de forme arbitraire. Avec UNILIPID, nous fournissons un cadre méthodologique pour un paramétrage simple et général adapté pour reproduire une échelle d'hydrophobicité de référence sélectionnée. Le logiciel que nous fournissons ainsi que la description méthodologique sont optimisés pour des fonctionnalités utilisateur spécifiques telles que la réponse en temps réel, l'analyse visuelle en direct et les expériences de réalité virtuelle.
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