Model HP
Model HP
Model HP (hydrophobic-polar protein folding model) to model polimeru wykorzystywany do badania ogólnych zasad rządzących procesem zwijania białek. Badania tego typu w przypadku modeli pełnoatomowych wiążą się ze znacznymi kosztami obliczeniowymi, podczas gdy w modelu HP, ze względu na uproszczoną charakterystykę, możliwe jest przeprowadzenie krótkiej symulacji (trwającej od kilku minut do kilku godzin), w trakcie której układ osiąga wszystkie możliwe mikrostany [1].
Wstęp
Idea modelu HP opiera się na obserwacji, iż kluczową rolę w procesie zwijania białek pełni efekt hydrofobowy (w tym kontekście spotkać się można z terminem: "oddziaływania hydrofobowe"). W podstawowym modelu HP polimer zbudowny jest z monomerów H (hydrofobowych) oraz P (polarnych), przy czym wkład do energii pochodzi jedynie od H. Można więc myśleć o modelu HP jak o modelu białka, w którym alfabet aminokwasów ograniczony został do zbioru {H,P}. Aminokwasy znajdują się w węzłach sieci kwadratowej (square lattice) w przypadku modelu dwuwymiarowego (2D), bądź w węzłach sieci sześciennej (cubic lattice) w przypadku modelu trójwymiarowego (3D). Jeżeli między dwoma aminokwasami występuje wiązanie (przez analogię do wiązania peptydowego między aminokwasami w białkach), to muszą się one znajdować w sąsiednich węzłach. Ewolucję układu w modelu HP zadaje zestaw dozwolonych transformacji struktury ("ruchów") oraz rozkład prawdopodobieństwa przejść między stanami. Przykładem dozwolonej transformacji może być obrót części białka o pewien kąt wokół jednego z aminokwasów (przykład przedstawiono po prawej). Jeżeli Prawdopodobieństwo akceptacji nowego stanu zależy jedynie od zmiany wartości energii, wynikającej z dokonanego ruchu. Proces stochastyczny, w którym prawdopodobieństwo zdarzenia zależy jedynie od wyniku poprzedniego nazywany jest procesem Markowa.