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 1 105 100 29.75 0.42 2 1 173 169 28.48 0.12 3 1 174 170 28.62 0.06 4 1 175 171 28.96 0.12 5 1 179 175 29.01 0.14 6 1 198 195 30.91 0.37 7 1 199 196 30.25 0.20 8 1 200 197 28.48 0.12 9 2 196 192 31.51 0.09 10 2 197 193 31.16 0.25 11 2 198 194 30.90 0.37 12 2 199 195 30.57 0.24 13 3 10 5 814.07 2.29 14 3 11 6 813.38 1.94 15 3 14 9 754.24 2.98 16 3 198 193 31.17 0.25 17 3 200 195 31.21 0.23 18 3 239 234 30.92 0.37 19 6 10 4 848.42 0.12 20 7 10 3 855.72 3.77 21 7 11 4 848.41 0.12 22 8 11 3 845.59 4.90 23 8 12 4 840.14 4.26 24 9 12 3 845.50 1.58 25 9 13 4 845.50 1.58 26 10 13 3 851.24 4.45 27 10 14 4 845.48 1.57 28 10 105 93 85.76 1.07 29 11 14 3 850.53 0.12 30 11 15 4 838.31 1.18 31 11 239 228 46.91 1.23 32 12 15 3 861.78 1.06 33 12 16 4 839.14 1.60 34 13 16 3 861.78 1.06 35 13 17 4 845.60 1.33 36 13 105 90 90.66 0.55 37 14 17 3 864.41 2.38 38 14 18 4 839.41 1.76 39 14 105 89 91.26 0.25 40 14 106 90 91.25 0.25 41 14 174 159 90.52 0.58 42 14 200 186 88.86 0.02 43 14 239 225 86.69 0.04 44 14 248 234 64.70 0.48 45 15 18 3 862.73 1.55 46 15 19 4 838.85 2.04 47 15 246 231 70.31 0.35 48 15 248 233 65.22 0.24 49 16 19 3 862.74 1.55 50 16 20 4 856.84 4.49 51 16 102 84 108.72 0.04 52 17 20 3 860.61 2.62 53 17 21 4 842.82 11.10 54 17 55 37 116.74 0.46 55 17 100 81 108.71 0.04 56 17 101 82 108.72 0.04 57 17 102 83 108.72 0.04 58 17 105 86 108.71 0.04 59 17 106 87 108.67 0.06 60 17 107 88 108.59 0.04 61 18 21 3 859.25 2.88 62 18 22 4 853.63 5.69 63 18 107 87 108.67 0.06 64 18 248 230 70.38 0.09 65 18 249 231 68.34 0.34 66 19 22 3 857.50 3.76 67 19 23 4 853.63 5.68 68 19 248 229 70.58 0.01 69 19 251 232 67.19 0.54 70 20 23 3 860.52 2.23 71 20 24 4 836.72 2.78 72 20 50 29 123.87 0.01 73 20 53 32 121.05 0.39 74 20 55 34 120.61 0.26 75 20 102 80 120.45 0.29 76 21 24 3 846.62 1.03 77 21 25 4 838.15 2.06 78 21 98 75 118.44 0.88 79 21 99 76 118.53 0.83 80 21 100 77 120.41 0.18 81 21 107 84 118.38 0.92 82 21 109 86 117.23 0.38 83 21 249 228 71.30 0.37 84 22 25 3 849.24 0.74 85 22 26 4 839.30 2.64 86 22 109 85 120.30 0.23 87 22 249 227 71.75 0.59 88 22 251 229 69.73 0.36 89 23 26 3 864.14 3.71 90 23 27 4 851.37 10.09 91 23 49 25 142.12 0.30 92 23 53 29 142.03 0.29 93 23 251 228 69.12 0.67 94 24 27 3 860.63 5.46 95 24 28 4 851.38 10.08 96 24 45 21 142.02 0.33 97 24 49 24 142.10 0.29 98 24 50 25 142.06 0.30 99 24 98 72 128.51 4.06 100 25 28 3 867.10 2.23 101 25 29 4 836.84 2.50 102 25 98 71 136.57 0.58 103 25 109 82 133.38 1.02 104 25 110 83 133.37 1.01 105 25 111 84 125.87 2.74 106 25 236 211 133.41 0.99 107 25 249 224 72.19 0.58 108 26 29 3 860.11 5.72 109 26 30 4 837.13 2.66 110 26 251 225 71.97 0.48 111 27 30 3 858.27 1.67 112 27 31 4 837.13 2.65 113 27 44 17 149.94 3.08 114 27 49 21 149.60 3.22 115 28 31 3 860.72 1.57 116 28 32 4 834.98 3.73 117 28 41 13 149.97 3.08 118 28 42 14 149.97 3.08 119 28 44 16 149.96 3.08 120 28 45 17 149.94 3.08 121 28 69 40 149.91 3.07 122 28 71 42 149.91 3.06 123 28 96 66 146.38 2.21 124 28 98 68 146.97 1.92 125 29 32 3 856.53 3.66 126 29 96 65 149.52 3.06 127 29 111 80 146.43 2.19 128 29 113 82 146.42 2.19 129 31 36 5 829.19 9.38 130 31 41 10 150.39 3.16 131 31 44 13 150.38 3.16 132 32 36 4 842.05 2.96 133 32 41 9 150.41 3.16 134 32 88 54 184.09 1.31 135 32 94 60 150.39 3.17 136 32 96 62 150.38 3.17 137 32 113 79 150.38 3.17 138 32 115 81 151.41 2.71 139 33 36 3 864.23 0.24 140 33 88 53 185.21 0.82 141 33 115 80 164.34 0.78 142 34 88 52 186.41 0.22 143 34 89 53 185.20 0.82 144 34 90 54 184.12 1.30 145 34 115 79 184.10 1.30 146 35 87 50 212.22 0.79 147 35 88 51 209.63 0.69 148 36 40 4 843.81 2.87 149 36 41 5 854.16 3.65 150 36 87 49 212.48 0.77 151 36 88 50 212.22 0.78 152 37 40 3 863.14 1.01 153 37 41 4 863.32 0.93 154 37 83 45 212.72 0.84 155 37 85 46 212.72 0.84 156 37 86 47 212.61 0.81 157 37 87 48 212.50 0.76 158 38 41 3 863.32 0.93 159 38 42 4 855.89 2.81 160 38 71 32 212.25 0.86 161 38 73 34 212.53 0.78 162 38 82 43 212.56 0.88 163 38 83 44 212.75 0.86 164 38 86 46 212.79 0.85 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