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 8 127 120 45.37 1.07 2 8 128 121 30.57 1.29 3 9 127 119 47.47 0.36 4 10 127 118 48.57 0.35 5 10 128 119 48.58 0.35 6 11 14 3 865.46 4.01 7 11 125 115 48.63 0.32 8 11 126 116 48.66 0.31 9 11 127 117 48.67 0.31 10 12 23 11 48.81 0.24 11 12 128 117 48.71 0.32 12 12 129 118 48.68 0.30 13 13 21 8 48.93 0.28 14 13 23 10 48.81 0.24 15 13 24 11 48.81 0.24 16 13 124 112 48.80 0.25 17 13 131 119 48.80 0.24 18 14 21 7 49.02 0.25 19 15 20 5 615.43 1.83 20 15 21 6 49.02 0.25 21 16 19 3 793.71 4.92 22 16 20 4 643.88 12.39 23 20 25 5 798.67 7.30 24 21 24 3 835.22 0.11 25 21 25 4 824.40 5.51 26 22 25 3 824.40 5.52 27 22 26 4 793.72 9.83 28 23 26 3 824.40 5.52 29 23 27 4 798.76 7.29 30 23 131 109 371.34 0.39 31 24 27 3 801.64 5.86 32 24 28 4 798.76 7.29 33 24 124 101 372.48 0.95 34 24 131 108 371.37 0.39 35 24 154 132 367.26 0.97 36 25 28 3 828.44 3.17 37 25 29 4 798.76 7.29 38 26 29 3 820.41 8.51 39 26 30 4 814.52 1.54 40 27 30 3 814.93 1.74 41 27 31 4 807.74 1.86 42 27 131 105 377.62 2.43 43 27 132 106 377.66 2.41 44 27 133 107 377.71 2.38 45 27 153 128 377.56 2.44 46 28 31 3 826.75 7.63 47 28 32 4 812.35 0.44 48 28 152 126 377.60 2.44 49 28 153 127 377.60 2.44 50 29 32 3 812.35 0.44 51 29 33 4 812.35 0.44 52 30 33 3 830.78 0.54 53 30 34 4 812.35 0.44 54 30 80 50 378.18 2.39 55 31 34 3 811.47 3.04 56 31 79 48 378.16 2.39 57 31 80 49 378.18 2.39 58 31 133 103 378.18 2.39 59 31 134 104 378.15 2.39 60 31 135 105 378.11 2.40 61 31 153 124 378.15 2.38 62 31 166 137 343.76 0.61 63 32 166 136 343.75 0.62 64 32 167 137 343.73 0.63 65 32 169 139 343.06 0.64 66 32 170 140 342.75 0.57 67 33 167 136 343.75 0.62 68 34 80 46 378.61 2.23 69 34 166 134 343.91 0.61 70 34 167 135 343.76 0.62 71 35 51 16 416.50 5.10 72 35 53 18 416.49 5.10 73 35 66 31 416.24 5.09 74 35 79 44 387.88 0.07 75 36 50 14 416.55 5.12 76 36 51 15 416.56 5.12 77 36 165 131 344.07 0.61 78 36 166 132 343.97 0.63 79 36 167 133 343.96 0.62 80 36 168 134 343.94 0.62 81 36 197 163 262.16 0.09 82 36 200 166 261.69 0.01 83 37 49 12 416.63 5.11 84 37 50 13 416.55 5.12 85 37 77 40 415.29 4.74 86 37 78 41 412.17 3.49 87 37 79 42 412.29 3.56 88 37 137 101 414.34 4.26 89 37 164 129 344.17 0.59 90 37 165 130 344.12 0.60 91 38 48 10 416.66 5.11 92 38 49 11 416.66 5.11 93 38 137 100 416.20 5.14 94 38 163 127 347.36 2.15 95 38 164 128 344.17 0.58 96 38 193 157 263.57 0.31 97 38 196 160 263.47 0.30 98 38 197 161 263.40 0.27 99 39 47 8 416.86 5.09 100 39 48 9 416.67 5.09 101 39 137 99 416.35 5.17 102 39 148 111 416.56 5.14 103 39 162 125 362.64 2.37 104 39 163 126 347.41 2.14 105 40 46 6 418.46 5.89 106 40 47 7 416.88 5.08 107 40 148 110 416.76 5.15 108 40 161 123 377.52 1.91 109 40 162 124 369.22 0.31 110 40 176 138 336.25 0.58 111 40 180 142 312.18 2.48 112 40 184 146 277.22 0.43 113 40 189 151 263.75 0.32 114 40 192 154 263.72 0.30 115 40 193 155 263.68 0.32 116 41 45 4 768.21 0.67 117 41 46 5 416.89 5.11 118 41 147 107 416.99 5.07 119 41 14 108 416.87 5.12 120 41 148 109 416.86 5.11 121 41 160 121 381.27 2.61 122 41 161 122 377.64 1.97 123 41 180 141 316.78 1.53 124 42 45 3 814.63 0.65 125 42 184 144 271.99 0.60 126 42 185 145 271.81 0.62 127 42 186 146 270.25 0.03 128 42 189 149 264.42 0.02 129 43 182 141 308.88 0.84 130 43 183 142 299.11 5.69 131 43 184 143 278.57 1.10 132 44 147 104 425.79 1.69 133 44 185 143 271.97 0.60 134 44 186 144 271.86 0.59 135 44 216 174 261.33 0.01 136 45 147 103 425.79 1.69 137 45 186 143 270.32 0.01 138 45 215 172 261.34 0.01 139 45 216 173 260.87 0.05 140 46 139 94 425.66 1.66 141 46 147 102 425.83 1.68 142 46 14 103 425.82 1.68 143 46 148 104 425.65 1.66 144 46 186 142 270.31 0.01 145 46 214 170 261.34 0.01 146 46 215 171 261.07 0.02 147 47 186 141 270.25 0.03 148 47 189 144 263.96 0.37 149 47 190 145 263.80 0.32 150 47 193 148 263.78 0.31 151 47 212 167 261.44 0.04 152 47 213 168 261.36 0.01 153 47 214 169 260.91 0.07 154 48 67 19 426.30 1.86 155 48 75 27 426.31 1.85 156 48 76 28 426.22 1.80 157 48 77 29 426.12 1.85 158 48 139 92 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