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 3 247 244 31.08 0.36 2 3 248 245 25.33 0.12 3 3 249 246 21.95 0.14 4 3 250 247 19.23 0.67 5 4 248 244 28.31 0.07 6 4 249 245 27.80 0.32 7 5 116 111 47.40 0.73 8 5 240 235 47.40 0.73 9 5 244 239 39.86 1.42 10 5 247 242 33.63 0.07 11 5 248 243 28.91 0.35 12 6 117 111 47.41 0.73 13 6 118 112 45.52 1.09 14 6 247 241 36.86 1.41 15 6 248 242 32.11 0.04 16 8 12 4 859.75 4.37 17 8 13 5 840.95 5.07 18 8 117 109 47.43 0.73 19 8 118 110 47.41 0.73 20 9 12 3 861.80 3.34 21 9 13 4 860.34 4.07 22 10 13 3 871.40 1.46 23 10 14 4 860.34 4.07 24 11 14 3 860.64 2.76 25 11 15 4 860.64 2.75 26 11 90 79 595.19 3.13 27 12 15 3 861.81 3.34 28 12 16 4 859.50 3.33 29 12 90 78 595.21 3.14 30 12 91 79 594.87 3.00 31 12 92 80 594.88 3.00 32 12 95 83 594.78 2.98 33 12 117 105 519.30 0.70 34 13 16 3 870.24 2.04 35 13 17 4 859.56 3.29 36 14 17 3 876.48 1.09 37 14 18 4 848.15 3.23 38 15 18 3 871.36 3.32 39 15 19 4 848.15 3.23 40 15 88 73 606.17 0.48 41 15 90 75 606.89 0.27 42 15 91 76 606.22 0.46 43 16 19 3 871.36 3.32 44 16 20 4 852.71 0.95 45 16 91 75 606.75 0.20 46 16 99 83 603.23 0.52 47 16 115 99 543.20 0.94 48 16 117 101 524.56 1.01 49 17 20 3 876.12 1.82 50 17 21 4 875.24 1.38 51 18 21 3 874.64 1.08 52 18 22 4 874.63 1.08 53 18 88 70 614.00 0.95 54 19 22 3 874.64 1.08 55 19 23 4 852.61 1.03 56 19 88 69 614.01 0.95 57 19 91 72 613.80 1.04 58 19 96 77 611.54 1.67 59 19 99 80 607.29 0.36 60 20 23 3 872.96 0.23 61 20 24 4 861.24 5.64 62 20 99 79 611.50 1.78 63 20 102 82 607.26 0.35 64 20 103 83 607.19 0.38 65 20 106 86 605.41 0.33 66 21 24 3 886.96 4.90 67 21 25 4 861.28 5.62 68 22 25 3 880.18 7.59 69 22 26 4 856.34 3.15 70 22 84 62 615.61 1.24 71 22 88 66 615.54 1.26 72 23 26 3 868.78 1.90 73 23 27 4 856.34 3.16 74 23 81 58 615.68 1.20 75 23 84 61 615.63 1.22 76 23 96 73 614.33 1.04 77 23 99 76 614.14 0.97 78 23 100 77 613.87 1.02 79 23 103 80 613.87 1.01 80 24 27 3 893.07 1.62 81 24 28 4 856.21 3.11 82 24 103 79 614.04 0.94 83 24 106 82 612.64 1.17 84 24 107 83 594.31 3.64 85 25 28 3 884.91 0.84 86 25 29 4 856.22 3.10 87 26 29 3 876.78 3.23 88 26 30 4 852.20 1.10 89 26 32 6 839.63 5.37 90 26 80 54 615.94 1.29 91 26 81 55 615.92 1.29 92 26 84 58 615.88 1.28 93 27 30 3 874.98 1.99 94 27 31 4 848.06 2.81 95 27 32 5 821.76 3.56 96 27 33 6 797.24 6.04 97 27 36 9 752.49 8.59 98 27 100 73 614.65 1.02 99 27 103 76 614.53 0.97 100 27 104 77 614.44 1.01 101 27 107 80 605.81 1.12 102 28 31 3 872.43 3.44 103 30 80 50 616.26 1.35 104 31 34 3 1042.91 0.34 105 31 184 153 304.60 0.17 106 32 35 3 888.79 0.38 107 32 36 4 851.66 5.70 108 32 80 48 617.51 0.97 109 33 36 3 870.93 3.93 110 33 37 4 851.67 5.70 111 33 104 71 614.70 1.06 112 33 107 74 613.65 0.96 113 33 108 75 613.35 0.92 114 33 165 132 305.38 0.15 115 34 37 3 880.12 2.38 116 34 38 4 851.69 5.71 117 34 165 131 305.38 0.15 118 34 166 132 305.16 0.18 119 34 183 149 304.86 0.23 120 34 184 150 304.70 0.21 121 35 38 3 864.78 0.73 122 35 39 4 871.02 3.97 123 35 74 39 622.40 2.27 124 35 76 41 622.36 2.25 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