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 19 52 33 130.46 0.17 2 20 23 3 876.94 1.34 3 20 24 4 847.01 0.20 4 20 248 228 62.65 0.70 5 20 249 229 62.66 0.70 6 21 24 3 856.01 4.30 7 21 25 4 849.85 1.22 8 21 144 123 127.36 1.27 9 21 247 226 62.50 0.64 10 21 248 227 62.65 0.70 11 21 249 228 62.66 0.70 12 22 25 3 868.40 1.78 13 22 26 4 851.19 6.71 14 22 48 26 131.11 0.01 15 22 49 27 130.87 0.10 16 22 52 30 140.65 1.16 17 22 144 122 130.30 0.15 18 23 26 3 856.21 1.96 19 23 27 4 838.41 1.58 20 23 52 29 139.97 0.82 21 24 27 3 870.07 1.80 22 24 28 4 851.24 0.53 23 24 247 223 70.47 1.06 24 24 251 227 69.46 1.25 25 24 253 229 68.84 1.19 26 25 28 3 859.70 1.54 27 25 29 4 838.92 0.52 28 25 142 117 143.88 1.79 29 25 143 118 144.68 1.40 30 25 245 220 87.38 2.64 31 25 246 221 85.75 1.82 32 25 247 222 70.53 1.09 33 25 253 228 69.11 1.30 34 26 29 3 858.33 0.86 35 26 30 4 840.32 0.03 36 26 49 23 147.39 0.44 37 26 52 26 155.96 0.27 38 26 53 27 149.21 0.47 39 26 142 116 144.69 1.39 40 27 30 3 850.16 1.99 41 27 31 4 834.81 1.76 42 27 52 25 158.50 0.43 43 27 55 28 158.72 0.33 44 27 56 29 158.72 0.33 45 27 59 32 274.98 57.87 46 28 31 3 849.18 5.17 47 28 32 4 834.77 1.75 48 28 245 217 91.14 4.44 49 28 253 225 73.06 3.26 50 28 255 227 72.94 3.23 51 28 263 235 21.80 0.19 52 28 264 236 18.32 0.46 53 29 32 3 861.68 5.25 54 29 33 4 828.99 1.14 55 29 106 77 158.42 0.39 56 29 140 111 158.35 0.35 57 29 142 113 158.46 0.41 58 29 245 216 91.14 4.45 59 30 33 3 844.21 0.63 60 30 34 4 818.36 4.15 61 30 53 23 269.50 55.70 62 30 56 26 272.30 57.00 63 30 57 27 272.22 57.04 64 30 60 30 476.02 41.88 65 30 106 76 158.86 0.40 66 31 56 25 272.44 56.95 67 31 60 29 559.34 0.83 68 32 245 213 97.83 1.30 69 33 39 6 748.77 8.40 70 33 104 71 274.99 58.35 71 33 140 107 273.36 57.63 72 33 243 210 103.33 0.83 73 33 245 212 100.41 0.10 74 34 39 5 748.77 8.40 75 34 42 8 382.13 6.46 76 34 57 23 632.13 35.57 77 34 73 39 675.87 22.32 78 34 104 70 275.25 58.48 79 34 106 72 275.15 58.43 80 35 38 3 840.45 4.03 81 35 39 4 777.61 0.30 82 36 60 24 709.23 10.56 83 36 66 30 709.22 10.54 84 36 69 33 709.11 10.51 85 36 70 34 708.95 10.43 86 36 73 37 707.38 10.79 87 39 42 3 913.59 3.57 88 39 73 34 710.24 10.04 89 39 103 64 659.52 0.06 90 39 104 65 646.08 0.59 91 40 72 32 710.24 10.04 92 40 73 33 710.24 10.04 93 40 74 34 710.24 10.04 94 40 103 63 665.89 1.47 95 41 74 33 710.24 10.04 96 41 76 35 710.94 9.60 97 41 99 58 666.47 1.50 98 41 101 60 666.38 1.48 99 41 102 61 665.93 1.46 100 41 103 62 665.94 1.45 101 41 104 63 665.90 1.46 102 42 57 15 711.25 9.66 103 42 73 31 710.36 10.01 104 42 74 32 710.33 10.00 105 42 75 33 710.16 9.98 106 42 76 34 710.94 9.60 107 42 102 60 666.28 1.50 108 42 104 62 665.93 1.46 109 42 106 64 665.90 1.47 110 43 76 33 710.94 9.60 111 43 102 59 666.40 1.49 112 43 104 61 666.06 1.47 113 43 105 62 665.90 1.46 114 43 106 63 665.90 1.47 115 43 132 89 549.60 0.11 116 44 50 6 712.55 9.17 117 44 53 9 711.59 9.63 118 44 54 10 711.32 9.65 119 44 57 13 711.48 9.58 120 44 75 31 710.95 9.59 121 44 76 32 710.97 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