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 8 128 121 29.44 0.72 2 9 127 119 48.73 0.61 3 10 127 118 50.76 0.74 4 10 128 119 50.84 0.67 5 11 14 3 864.96 3.77 6 11 125 115 50.88 0.75 7 11 126 116 50.96 0.71 8 11 127 117 50.96 0.71 9 12 23 11 51.05 0.72 10 12 128 117 51.10 0.76 11 12 129 118 51.00 0.73 12 13 21 8 240.46 94.51 13 13 23 10 51.05 0.72 14 13 24 11 51.04 0.72 15 13 124 112 51.01 0.72 16 13 131 119 51.02 0.72 17 14 21 7 528.66 49.62 18 15 19 4 674.86 11.73 19 15 20 5 627.10 0.42 20 15 21 6 528.75 49.59 21 16 19 3 802.96 0.20 22 16 20 4 643.90 7.97 23 20 25 5 794.64 9.29 24 21 24 3 834.72 0.14 25 21 25 4 823.84 5.30 26 22 25 3 823.84 5.30 27 22 26 4 823.84 5.30 28 23 26 3 823.84 5.30 29 23 27 4 800.61 6.30 30 23 131 109 373.73 1.02 31 24 27 3 834.62 7.19 32 24 28 4 800.60 6.30 33 24 124 101 375.88 0.09 34 24 131 108 375.92 0.07 35 24 154 132 372.81 1.10 36 25 28 3 827.00 3.38 37 25 29 4 802.05 1.56 38 26 29 3 822.20 7.12 39 26 30 4 807.31 2.17 40 27 30 3 814.51 1.44 41 27 31 4 807.33 2.16 42 27 131 105 380.87 0.26 43 27 132 106 380.87 0.26 44 27 133 107 380.86 0.26 45 27 153 128 380.84 0.25 46 28 31 3 820.18 4.26 47 28 32 4 811.95 0.14 48 28 152 126 380.85 0.24 49 28 153 127 380.85 0.24 50 29 32 3 820.20 4.25 51 29 33 4 811.97 0.14 52 30 33 3 830.28 0.79 53 30 34 4 811.97 0.14 54 31 34 3 814.44 1.05 55 31 79 48 381.21 0.33 56 31 80 49 381.23 0.34 57 31 133 103 381.24 0.33 58 31 134 104 381.23 0.34 59 31 135 105 381.16 0.35 60 31 153 124 381.23 0.33 61 31 166 137 341.18 0.01 62 32 166 136 342.32 0.57 63 32 167 137 341.10 0.04 64 32 169 139 340.47 0.02 65 33 167 136 341.10 0.04 66 34 80 46 381.68 0.26 67 34 166 134 342.52 0.49 68 34 167 135 342.19 0.49 69 35 51 16 409.56 8.62 70 35 53 18 409.57 8.62 71 35 66 31 409.07 8.49 72 35 79 44 385.22 1.68 73 36 50 14 409.62 8.59 74 36 51 15 409.62 8.60 75 36 164 130 343.03 0.32 76 36 165 131 342.95 0.35 77 36 166 132 342.67 0.43 78 36 167 133 342.61 0.46 79 36 168 134 342.57 0.46 80 36 200 166 261.66 0.04 81 37 49 12 409.63 8.59 82 37 50 13 409.62 8.59 83 37 77 40 408.49 8.53 84 37 78 41 405.11 7.08 85 37 79 42 404.93 7.01 86 37 137 101 406.31 7.67 87 37 164 129 343.11 0.28 88 37 165 130 342.98 0.32 89 38 48 10 409.72 8.54 90 38 49 11 409.73 8.54 91 38 137 100 408.49 8.53 92 38 163 127 343.32 0.20 93 38 164 128 343.12 0.28 94 38 193 157 263.63 0.23 95 38 196 160 263.41 0.18 96 38 197 161 263.28 0.21 97 39 47 8 416.13 6.56 98 39 48 9 409.69 8.53 99 39 137 99 409.10 8.46 100 39 148 111 409.47 8.45 101 39 162 125 373.10 2.86 102 39 163 126 349.13 0.78 103 40 46 6 416.92 6.19 104 40 47 7 416.14 6.55 105 40 148 110 409.78 8.48 106 40 161 123 381.07 0.24 107 40 162 124 373.12 2.85 108 40 176 138 335.99 0.55 109 40 180 142 311.68 2.73 110 40 184 146 278.28 0.74 111 40 189 151 263.95 0.15 112 40 192 154 263.89 0.13 113 40 193 155 263.66 0.23 114 41 45 4 705.71 3.73 115 41 46 5 416.92 6.19 116 41 147 107 409.89 8.51 117 41 14 108 409.85 8.50 118 41 148 109 409.79 8.48 119 41 160 121 381.73 0.20 120 41 161 122 381.25 0.15 121 41 180 141 316.31 1.76 122 42 45 3 797.04 7.66 123 42 184 144 272.37 2.21 124 42 185 145 269.19 0.69 125 42 186 146 269.13 0.68 126 42 189 149 264.77 0.04 127 43 182 141 301.37 4.59 128 43 183 142 295.53 4.28 129 43 184 143 280.64 1.85 130 44 147 104 413.88 6.77 131 44 185 143 275.77 2.00 132 44 186 144 269.22 0.66 133 44 216 174 261.53 0.04 134 45 147 103 413.88 6.77 135 45 186 143 268.92 0.64 136 45 215 172 261.54 0.04 137 45 216 173 261.19 0.09 138 46 139 94 413.90 6.80 139 46 147 102 413.90 6.77 140 46 14 103 413.89 6.77 141 46 148 104 413.88 6.77 142 46 186 142 268.21 0.99 143 46 214 170 261.54 0.04 144 46 215 171 261.37 0.04 145 47 189 144 264.29 0.26 146 47 190 145 264.00 0.17 147 47 193 148 263.97 0.17 148 47 212 167 261.69 0.07 149 47 213 168 261.61 0.04 150 47 214 169 261.00 0.13 151 48 67 19 414.17 6.92 152 48 75 27 414.25 6.88 153 48 76 28 414.14 6.90 154 48 77 29 414.00 6.87 155 48 139 92 414.18 6.86 156 48 148 102 414.14 6.83 157 48 212 166 261.61 0.05 158 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