Comparison of a new Monte Carlo peptide conformational search procedure with high temperature molecular dynamics

¹ Service de Physique Théorique (Laboratoire de la Direction de Sciences de la Matière du Commissariat à l’Energie Atomique), France ;
² Département de Biologie Cellulaire et Moléculaire (Direction des Sciences du Vivant du Commissariat à l’Energie Atomique), France ;
³ Laboratoire d’ingénierie des Protéines (Direction des Sciences de la Matière du Commissariat à l’Energie Atomique), CE Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex, France.

Abstract

In an accompanying paper (1) a new Monte Carlo simulation method for exploring the potential energy surface of oligopeptides is described. In the present article the method is applied to generate configurations of penta-alanine. The simulations were performed at 300K and 1000K, and are compared with two 1000K molecular dynamics (MD) simulations; a 200 ps trajectory starting from an α-helical conformation and a 100 ps trajectory starting from an extended (β) structure. Configurations obtained were energy-minimised and the resulting structures and energies compared. The Monte Carlo simulations and the MD run that started from the extended configuration found the same minimum-energy conformer. The MD trajectory starting from the helical configuration sampled a different region of configurational space, associated with a conformer of 0.5 kcals/mol higher energy.

Résumé

Dans l’article (1) accompagnant celui-ci, est décrite une nouvelle méthode de simulation Monte Carlo (MC) pour l’exploration de la surface d’énergie potentielle des oligopeptides. Cette méthode est utilisée ici pour engendrer des configurations de la penta-alanine. Les simulations MC réalisées à 300 K et à 1000 K sont comparées à deux simulations de dynamique moléculaire (DM) à 1000 K : notamment, une trajectoire de 200 ps commençant par une conformation en hélice a, puis une trajectoire de 100 ps commençant par une conformation étendue (β). Les configurations ainsi obtenues ont été minimisées, et les structures et énergies qui en résultent ont été comparées. Les simulations MC, ainsi que la simulation DM commençant par la configuration étendue, ont produit le même conformère minimisé. La simulation DM commençant par la configuration en hélice α a échantillonné une région différente de l’espace configurationnel, associée à un conformère dont l’énergie est supérieure de 0,5 kcal/mol.