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 1004 1012 8 160.15 0.01 2 1005 1011 6 161.02 0.12 3 1005 1012 7 161.05 0.10 4 1005 1013 8 161.02 0.12 5 1005 1084 79 161.01 0.12 6 1006 1009 3 886.75 3.75 7 1006 1010 4 740.25 46.08 8 1006 1011 5 254.02 46.49 9 1006 1080 74 160.65 0.06 10 1006 1083 77 161.01 0.12 11 1006 1084 78 161.09 0.11 12 1007 1080 73 161.16 0.07 13 1008 1047 39 161.22 0.06 14 1008 1050 42 161.18 0.07 15 1008 1076 68 161.15 0.06 16 1008 1080 72 161.21 0.06 17 1009 1045 36 162.09 0.17 18 1009 1047 38 161.47 0.08 19 1009 1050 41 161.19 0.06 20 1009 1065 56 161.19 0.07 21 1009 1077 68 161.19 0.06 22 1009 1080 71 161.22 0.06 23 1009 1081 72 161.22 0.06 24 1010 1045 35 163.44 0.32 25 1010 1047 37 162.22 0.07 26 1011 1015 4 856.21 0.73 27 1011 1016 5 842.48 7.59 28 1011 1044 33 168.87 0.86 29 1011 1045 34 165.76 0.65 30 1011 1052 41 163.72 0.35 31 1011 1084 73 172.19 0.78 32 1012 1015 3 873.11 0.12 33 1012 1016 4 857.88 1.56 34 1012 1084 72 175.27 0.09 35 1013 1016 3 881.77 4.03 36 1013 1017 4 856.74 2.15 37 1013 1084 71 175.27 0.09 38 1013 1085 72 176.31 0.43 39 1014 1017 3 867.38 3.18 40 1015 1044 29 179.57 0.24 41 1015 1054 39 179.59 0.23 42 1016 1019 3 851.28 4.87 43 1016 1054 38 179.84 0.32 44 1016 1061 45 269.22 0.72 45 1016 1063 47 179.62 0.22 46 1016 1084 68 201.84 3.00 47 1016 1086 70 191.64 0.75 48 1017 1054 37 247.22 0.50 49 1017 1061 44 278.49 1.41 50 1019 1061 42 293.70 1.27 51 1019 1062 43 292.76 1.17 52 1019 1063 44 279.53 1.91 53 1019 1086 67 228.13 0.49 54 1020 1085 65 228.34 0.55 55 1020 1086 66 228.09 0.48 56 1020 1087 67 228.09 0.48 57 1020 1088 68 228.09 0.48 58 1021 1062 41 294.01 1.25 59 1021 1063 42 294.00 1.25 60 1021 1086 65 228.34 0.55 61 1021 1088 67 228.09 0.48 62 1021 1090 69 228.10 0.48 63 1021 1249 228 82.72 0.48 64 1021 1252 231 47.57 2.37 65 1021 1253 232 39.52 0.25 66 1022 1063 41 294.00 1.24 67 1022 1081 59 228.68 0.56 68 1022 1086 64 228.57 0.53 69 1022 1088 66 228.25 0.55 70 1022 1089 67 228.14 0.49 71 1022 1090 68 228.12 0.48 72 1023 1034 11 294.26 1.24 73 1023 1038 15 294.53 1.24 74 1023 1063 40 294.10 1.24 75 1023 1064 41 294.03 1.26 76 1023 1065 42 294.03 1.26 77 1023 1090 67 228.25 0.55 78 1023 1092 69 228.09 0.48 79 1023 1245 222 97.04 0.42 80 1023 1246 223 96.87 0.36 81 1023 1249 226 88.16 0.36 82 1024 1065 41 294.04 1.26 83 1024 1067 43 293.94 1.24 84 1024 1081 57 229.19 0.54 85 1024 1089 65 228.53 0.51 86 1024 1090 66 228.32 0.54 87 1024 1091 67 228.21 0.53 88 1024 1092 68 228.21 0.53 89 1024 1202 178 228.40 0.52 90 1025 1030 5 820.09 1.42 91 1025 1031 6 531.11 119.35 92 1025 1034 9 295.02 1.32 93 1025 1064 39 294.25 1.21 94 1025 1065 40 294.11 1.26 95 1025 1066 41 294.00 1.25 96 1025 1067 42 294.00 1.25 97 1025 1091 66 228.34 0.53 98 1025 1092 67 228.28 0.54 99 1026 1030 4 875.03 0.16 100 1026 1066 40 294.10 1.27 101 1026 1067 41 294.01 1.24 102 1026 1068 42 293.94 1.26 103 1026 1091 65 228.75 0.56 104 1027 1030 3 874.15 0.78 105 1027 1031 4 862.20 5.20 106 1027 1066 39 294.24 1.22 107 1028 1031 3 865.12 3.73 108 1028 1049 21 294.36 1.15 109 1028 1051 23 294.35 1.15 110 1028 1066 38 294.25 1.22 111 1029 1033 4 865.12 3.73 112 1030 1033 3 871.52 0.86 113 1030 1034 4 851.99 1.68 114 1030 1092 62 228.58 0.53 115 1030 1093 63 228.45 0.49 116 1030 1094 64 228.39 0.49 117 1030 1242 212 98.47 0.18 118 1031 1034 3 858.53 1.60 119 1031 1035 4 853.67 0.03 120 1031 1051 20 294.73 1.27 121 1031 1053 22 294.79 1.26 122 1031 1064 33 294.73 1.28 123 1031 1065 34 294.70 1.28 124 1031 1066 35 294.53 1.21 125 1032 1035 3 853.68 0.03 126 1032 1036 4 855.82 1.04 127 1032 1053 21 294.81 1.26 128 1033 1036 3 863.88 4.33 129 1033 1037 4 863.88 4.33 130 1034 1037 3 874.68 0.62 131 1034 1038 4 863.88 4.33 132 1034 1064 30 294.75 1.28 133 1034 1092 58 228.31 0.53 134 1034 1242 208 98.39 0.20 135 1034 1245 211 97.44 0.55 136 1034 1246 212 97.03 0.45 137 1035 1038 3 865.45 3.54 138 1035 1041 6 309.26 5.94 139 1035 1053 18 294.81 1.28 140 1035 1055 20 301.36 1.98 141 1035 1064 29 294.76 1.29 142 1036 1041 5 332.92 5.00 143 1037 1242 205 98.42 0.20 144 1037 1243 206 98.40 0.20 145 1037 1246 209 97.09 0.43 146 1038 1041 3 883.07 2.17 147 1038 1055 17 342.73 0.34 148 1038 1056 18 342.86 0.38 149 1038 1057 19 342.85 0.38 150 1038 1062 24 342.56 0.49 151 1038 1064 26 337.83 1.07 152 1038 1246 208 97.06 0.42 153 1039 1055 16 343.29 0.38 154 1039 1056 17 343.17 0.53 155 1040 1055 15 343.59 0.52 156 1041 1053 12 343.92 0.55 157 1041 1054 13 343.63 0.53 158 1041 1055 14 343.62 0.52 159 1042 1053 11 343.93 0.55 160 1042 1054 12 343.85 0.58 161 1043 1052 9 344.04 0.58 162 1043 1053 10 343.94 0.55 163 1044 1052 8 344.05 0.58 164 1044 1053 9 344.01 0.57 165 1044 1054 10 343.98 0.56 166 1044 1063 19 343.81 0.63 167 1045 1051 6 344.08 0.57 168 1045 1052 7 344.07 0.57 169 1046 1050 4 714.47 54.06 170 1046 1051 5 344.08 0.57 171 1047 1050 3 844.26 3.35 172 1049 1066 17 343.69 0.67 173 1049 1068 19 343.48 0.62 174 1050 1066 16 343.65 0.69 175 1050 1067 17 343.64 0.69 176 1050 1073 23 281.74 11.59 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