BSDB

The conformational change and the identification of the mechanical clamp for proteins can be derived by looking at the unfolding scenario. A unfolding scenario shows distance d_u at which a given native contact is broken for the last time. Contacts in the scenario diagrams are identified by the sequential distance |j - i|. A contact is said to be broken if the distance between amino acids i and j exceeds 1.5σ_ij. An accumulation of many contacts unfolding events at a value of d_u indicates emergence of a force peak. In such figure the y-axis shows the sequential separation between two amino acids that make a native contact. The x-axis indicates at which displacement of the pulling tip the contact is broken for the last time. Notice that thermal fluctuations may reinstate a broken contact temporarily and that’s why we seek the last, and thus definitive, rupture event.

As an example we show the unfolding diagram for the first chain of protein 1c4p. This protein contains an α helix (196-210), denoted as I, and eight β strands, denoted as A through H, as labelled consecutively from the N to C termini. These β strands form three β sheets: a, b, and c. The a sheet comprises four strands (A, B, G, E), b sheet two ( C, F), and c-sheet also two ( D, H). These letters are indicated on the unfolding scenario figure and show which secondary structures are involved in a contact that is broken at the distance d_u. The data symbols marked by asterisks correspond to contacts which do not involve any secondary structures. The remaining symbols are diversified and have a meaning identified by the letter symbols placed next to them. The force peak at about 140 Å involves a near simultaneous rupture of the contacts which relate to the terminal strands A and G: A+G (meaning between A and G), A+I, G+I (i.e. with the helix) as well as D+H, A+B, E+G, D+G, C+G, and A+C. Breaking these contacts results in destroying the a β-sheet. Later on, the remaining contacts, such as C+F in the b sheet are broken and the helix is the last to unravel.

ICN I J |I-J| Displacement error 1 4 204 200 150.56 1.05 2 4 209 205 150.63 1.07 3 4 210 206 150.63 1.07 4 4 211 207 150.59 1.04 5 4 212 208 150.59 1.04 6 4 235 231 55.45 0.61 7 4 238 234 30.41 0.50 8 4 239 235 35.12 1.75 9 4 242 238 25.08 0.47 10 5 40 35 427.01 1.77 11 5 68 63 427.03 1.77 12 5 210 205 151.03 1.05 13 5 211 206 150.59 1.04 14 5 212 207 150.59 1.04 15 5 238 233 45.70 0.94 16 6 38 32 438.89 3.21 17 6 39 33 428.01 2.22 18 6 40 34 427.11 1.79 19 6 41 35 427.07 1.79 20 6 211 205 150.98 1.03 21 6 212 206 150.70 1.04 22 6 214 208 150.59 1.04 23 6 218 212 130.01 0.48 24 6 231 225 72.98 0.06 25 6 234 228 60.86 0.63 26 6 235 229 55.58 0.59 27 6 238 232 45.74 0.91 28 7 41 34 427.06 1.79 29 7 211 204 152.27 0.80 30 7 212 205 151.38 0.84 31 7 213 206 150.65 1.07 32 7 214 207 150.59 1.04 33 8 34 26 442.85 3.44 34 8 39 31 441.45 3.46 35 8 41 33 438.61 2.81 36 8 42 34 428.00 2.23 37 8 43 35 428.00 2.23 38 8 214 206 150.71 1.05 39 8 218 210 132.13 0.56 40 8 231 223 72.99 0.07 41 9 43 34 432.44 0.01 42 9 72 63 432.44 0.01 43 9 214 205 151.56 0.76 44 9 215 206 150.56 1.04 45 9 219 210 130.53 0.23 46 10 13 3 846.12 3.54 47 10 14 4 833.41 0.33 48 10 27 17 446.30 2.67 49 10 30 20 446.31 2.68 50 10 31 21 445.39 2.88 51 10 42 32 442.89 3.41 52 10 43 33 442.81 3.46 53 10 44 34 442.79 3.45 54 10 53 43 443.64 3.04 55 10 61 51 446.28 2.67 56 10 219 209 134.09 0.11 57 11 14 3 844.97 2.16 58 11 15 4 832.10 0.98 59 11 44 33 442.81 3.45 60 11 45 34 442.80 3.45 61 11 52 41 445.01 2.93 62 11 53 42 442.90 3.41 63 12 15 3 832.10 0.98 64 12 16 4 832.08 0.98 65 12 51 39 446.62 2.56 66 12 216 204 151.75 0.74 67 12 219 207 150.36 1.05 68 13 16 3 834.95 1.27 69 13 17 4 823.78 5.12 70 13 25 12 451.45 1.35 71 13 26 13 451.39 1.38 72 13 27 14 450.26 1.41 73 13 30 17 450.22 1.62 74 13 219 206 149.91 0.86 75 14 17 3 831.32 1.33 76 14 18 4 814.40 0.85 77 14 27 13 451.29 1.35 78 14 52 38 447.61 2.06 79 14 53 39 446.60 2.55 80 15 18 3 849.50 1.03 81 15 19 4 841.45 3.83 82 15 51 36 447.62 2.05 83 15 52 37 447.62 2.05 84 16 19 3 853.20 2.88 85 16 25 9 452.10 1.10 86 16 223 207 141.81 2.99 87 17 20 3 862.22 3.60 88 17 21 4 820.86 6.48 89 17 22 5 618.30 11.85 90 17 23 6 546.11 47.95 91 17 24 7 452.14 1.11 92 17 25 8 452.09 1.09 93 17 27 10 452.07 1.09 94 17 52 35 451.27 1.33 95 17 54 37 451.49 1.38 96 17 56 39 452.16 1.16 97 17 57 40 451.81 1.24 98 18 21 3 822.97 3.44 99 18 50 32 451.27 1.33 100 18 51 33 451.29 1.32 101 18 52 34 450.94 1.54 102 23 26 3 892.46 3.43 103 26 29 3 855.00 2.72 104 26 30 4 837.75 4.94 105 26 56 30 475.40 0.02 106 27 30 3 847.55 0.04 107 27 31 4 836.85 4.49 108 27 53 26 473.74 0.32 109 27 56 29 475.43 0.04 110 27 57 30 475.13 0.08 111 27 61 34 475.42 0.03 112 28 31 3 847.57 0.04 113 28 32 4 847.57 0.04 114 28 56 28 475.44 0.04 115 28 60 32 475.46 0.02 116 28 61 33 475.31 0.08 117 28 64 36 475.50 0.01 118 29 32 3 847.57 0.04 119 29 33 4 845.86 0.81 120 30 33 3 847.67 0.01 121 30 34 4 835.69 6.00 122 30 227 197 73.69 0.15 123 31 34 3 847.70 0.01 124 31 35 4 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