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2009 | OriginalPaper | Buchkapitel

An Online Approach for Mining Collective Behaviors from Molecular Dynamics Simulations

verfasst von : Arvind Ramanathan, Pratul K. Agarwal, Maria Kurnikova, Christopher J. Langmead

Erschienen in: Research in Computational Molecular Biology

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

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Collective behavior involving distally separate regions in a protein is known to widely affect its function. In this paper, we present an online approach to study and characterize collective behavior in proteins as molecular dynamics simulations progress. Our representation of MD simulations as a stream of continuously evolving data allows us to succinctly capture spatial and temporal dependencies that may exist and analyze them efficiently using data mining techniques. By using multi-way analysis we identify (a) parts of the protein that are dynamically coupled, (b) constrained residues/ hinge sites that may potentially affect protein function and (c) time-points during the simulation where significant deviation in collective behavior occurred. We demonstrate the applicability of this method on two different protein simulations for barnase and cyclophilin A. For both these proteins we were able to identify constrained/ flexible regions, showing good agreement with experimental results and prior computational work. Similarly, for the two simulations, we were able to identify time windows where there were significant structural deviations. Of these time-windows, for both proteins, over 70% show collective displacements in two or more functionally relevant regions. Taken together, our results indicate that multi-way analysis techniques can be used to analyze protein dynamics and may be an attractive means to automatically track and monitor molecular dynamics simulations.

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Metadaten
Titel
An Online Approach for Mining Collective Behaviors from Molecular Dynamics Simulations
verfasst von
Arvind Ramanathan
Pratul K. Agarwal
Maria Kurnikova
Christopher J. Langmead
Copyright-Jahr
2009
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-642-02008-7_10

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