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 1 195 194 206.61 0.83 2 2 195 193 220.49 0.01 3 3 6 3 953.83 2.23 4 3 195 192 233.75 0.98 5 3 197 194 210.44 0.29 6 3 216 213 144.08 0.06 7 3 239 236 71.62 0.18 8 3 249 246 20.04 0.41 9 3 250 247 19.40 0.68 10 4 36 32 389.06 2.50 11 4 37 33 389.06 2.50 12 4 195 191 234.08 1.07 13 5 37 32 389.06 2.51 14 5 189 184 237.46 1.09 15 5 191 186 237.06 1.16 16 5 195 190 234.20 1.02 17 5 196 191 234.00 1.05 18 5 197 192 234.00 1.05 19 6 31 25 390.82 2.86 20 6 36 30 390.66 2.82 21 6 37 31 389.73 2.35 22 6 38 32 389.06 2.50 23 6 39 33 389.06 2.50 24 6 189 183 241.53 0.43 25 6 196 190 234.15 1.04 26 6 197 191 234.05 1.06 27 6 199 193 233.97 1.04 28 6 250 244 20.02 0.42 29 7 39 32 389.06 2.50 30 7 41 34 389.05 2.50 31 7 182 175 244.15 0.38 32 7 185 178 243.44 0.51 33 7 186 179 243.41 0.52 34 7 189 182 242.43 0.84 35 7 196 189 234.27 1.01 36 7 197 190 234.22 1.02 37 7 198 191 233.99 1.05 38 7 199 192 233.99 1.05 39 7 215 208 164.13 0.23 40 8 13 5 787.51 30.89 41 8 14 6 751.59 48.84 42 8 27 19 392.06 2.48 43 8 38 30 390.83 2.86 44 8 39 31 390.62 2.82 45 8 40 32 389.10 2.49 46 8 41 33 389.10 2.49 47 8 199 191 234.00 1.05 48 9 13 4 854.10 3.17 49 9 14 5 776.25 36.52 50 9 41 32 389.11 2.49 51 9 176 167 297.62 0.73 52 9 199 190 234.22 1.02 53 9 200 191 234.00 1.05 54 9 201 192 234.02 1.05 55 9 206 197 182.16 1.66 56 10 13 3 873.51 4.32 57 10 14 4 751.57 48.86 58 10 15 5 751.56 48.87 59 10 40 30 390.82 2.87 60 10 41 31 390.09 2.57 61 10 42 32 389.12 2.50 62 10 52 42 390.80 2.83 63 10 55 45 390.99 2.88 64 10 56 46 391.03 2.89 65 10 68 58 390.83 2.87 66 11 15 4 751.57 48.86 67 11 55 44 392.55 2.15 68 11 201 190 234.24 1.02 69 12 15 3 875.43 5.50 70 12 16 4 848.53 0.37 71 12 201 189 234.19 1.02 72 12 222 210 159.20 1.67 73 12 223 211 140.50 1.43 74 13 21 8 493.50 47.45 75 13 199 186 234.29 1.00 76 13 200 187 234.24 1.02 77 13 201 188 234.06 1.05 78 13 220 207 162.22 0.90 79 13 222 209 153.16 1.20 80 13 244 231 65.59 0.12 81 14 20 6 493.55 47.44 82 14 21 7 493.50 47.45 83 14 24 10 393.73 2.18 84 14 27 13 393.73 2.18 85 14 28 14 393.73 2.18 86 14 40 26 390.85 2.88 87 14 56 42 392.99 1.91 88 14 244 230 65.59 0.12 89 15 18 3 911.81 2.80 90 15 19 4 689.14 3.33 91 15 20 5 493.55 47.44 92 15 21 6 493.53 47.44 93 15 55 40 392.56 2.15 94 15 56 41 392.59 2.16 95 15 59 44 393.64 2.19 96 16 19 3 857.76 2.17 97 16 21 5 610.36 8.76 98 16 222 206 160.14 1.20 99 17 55 38 393.08 2.25 100 17 150 133 390.62 2.91 101 18 55 37 392.84 2.28 102 18 59 41 393.68 2.18 103 19 59 40 393.68 2.18 104 20 59 39 393.64 2.19 105 20 61 41 393.74 2.16 106 21 24 3 873.04 5.71 107 21 243 222 69.36 0.17 108 22 245 223 65.75 0.10 109 23 26 3 882.55 1.34 110 23 27 4 847.95 0.68 111 23 244 221 65.66 0.12 112 23 245 222 61.58 0.28 113 24 27 3 867.67 2.12 114 24 28 4 850.50 0.09 115 24 61 37 532.13 1.48 116 24 244 220 65.59 0.12 117 25 28 3 879.65 2.56 118 25 29 4 851.91 0.79 119 25 61 36 532.13 1.48 120 26 29 3 885.18 5.33 121 26 30 4 853.99 0.25 122 27 30 3 881.38 2.94 123 27 31 4 868.77 9.24 124 27 199 172 234.11 1.07 125 27 244 217 60.05 0.01 126 27 247 220 47.41 1.88 127 27 250 223 31.46 0.18 128 28 31 3 881.38 2.94 129 28 32 4 868.77 9.24 130 28 38 10 571.14 7.34 131 28 40 12 559.01 2.56 132 28 56 28 560.91 1.84 133 28 61 33 560.62 2.06 134 28 63 35 560.55 2.03 135 29 32 3 881.21 3.02 136 29 33 4 856.00 2.85 137 29 62 33 564.59 4.04 138 30 33 3 881.90 10.09 139 30 34 4 857.69 2.02 140 31 34 3 894.48 3.81 141 31 35 4 851.09 1.29 142 31 36 5 768.56 25.80 143 31 38 7 648.82 23.16 144 31 250 219 21.52 1.15 145 32 35 3 859.05 2.69 146 32 38 6 669.50 12.83 147 32 62 30 575.23 3.27 148 32 63 31 573.74 2.79 149 32 64 32 573.73 2.79 150 34 250 216 24.03 0.11 151 36 250 214 20.04 0.41 152 37 189 152 237.29 1.11 153 38 67 29 576.34 3.31 154 38 189 151 237.50 1.09 155 39 67 28 576.39 3.29 156 39 69 30 576.19 3.38 157 39 185 146 243.32 0.52 158 39 188 149 242.46 0.85 159 39 189 150 241.31 0.52 160 40 56 16 577.69 3.54 161 40 63 23 577.37 3.65 162 40 67 27 576.50 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