Article (Périodiques scientifiques)
Quantum mechanics of proteins in explicit water: The role of plasmon-like solute-solvent interactions
STOEHR, Martin; TKATCHENKO, Alexandre
2019In Science Advances, 5 (12), p. 0024
Peer reviewed vérifié par ORBi
 

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Détails



Résumé :
Quantum-mechanical van der Waals dispersion interactions play an essential role in intraprotein and protein-water interactions—the two main factors affecting the structure and dynamics of proteins in water. Typically, these interactions are only treated phenomenologically, via pairwise potential terms in classical force fields. Here, we use an explicit quantum-mechanical approach of density-functional tight-binding combined with the many-body dispersion formalism and demonstrate the relevance of many-body van der Waals forces both to protein energetics and to protein-water interactions. In contrast to commonly used pairwise approaches, many-body effects substantially decrease the relative stability of native states in the absence of water. Upon solvation, the protein-water dispersion interaction counteracts this effect and stabilizes native conformations and transition states. These observations arise from the highly delocalized and collective character of the interactions, suggesting a remarkable persistence of electron correlation through aqueous environments and providing the basis for long-range interaction mechanisms in biomolecular systems.
Disciplines :
Chimie
Physique
Biochimie, biophysique & biologie moléculaire
Auteur, co-auteur :
STOEHR, Martin ;  University of Luxembourg > Faculty of Science, Technology and Communication (FSTC) > Physics and Materials Science Research Unit
TKATCHENKO, Alexandre ;  University of Luxembourg > Faculty of Science, Technology and Communication (FSTC) > Physics and Materials Science Research Unit
Co-auteurs externes :
no
Langue du document :
Anglais
Titre :
Quantum mechanics of proteins in explicit water: The role of plasmon-like solute-solvent interactions
Date de publication/diffusion :
13 décembre 2019
Titre du périodique :
Science Advances
eISSN :
2375-2548
Maison d'édition :
American Association for the Advancement of Science (AAAS), Washington, Etats-Unis - District de Columbia
Volume/Tome :
5
Fascicule/Saison :
12
Pagination :
eaax0024
Peer reviewed :
Peer reviewed vérifié par ORBi
Focus Area :
Physics and Materials Science
Projet européen :
H2020 - 725291 - BeStMo - Beyond Static Molecules: Modeling Quantum Fluctuations in Complex Molecular Environments
Projet FnR :
FNR11274975 - Coupling Nuclear Dynamics To Electronic Correlation In Molecular Materials, 2016 (01/10/2016-30/09/2020) - Martin Stöhr
Organisme subsidiant :
CE - Commission Européenne
Disponible sur ORBilu :
depuis le 08 janvier 2020

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