Intrinsically disordered proteins (IDPs) are a class of proteins without stable three-dimensional structures under physiological conditions. IDPs exhibit high dynamic nature and could be described by structural ensembles. As one of the most widely used tools, molecular dynamics (MD) simulation could provide the atomic descriptions of the structural ensemble of IDPs. However, the accuracy of the MD simulation largely depends on the accuracy of the force field. In this paper, we compared the structural ensembles of the activation domain 1 (AD1) in p53 tumor suppressor obtained from the widely used force fields, AMBER99SB-ILDN, CHARMM27, CHARMM36m with different water models. The results show that CHARMM36m generates more extended conformations than other force fields, while CHARMM27 prefers to sample the [Formula: see text]-helical structure. Moreover, the chemical shifts obtained by CHARMM36m are the closest to the experimental measurements. These results indicate that the CHARMM36m force field performs best in characterizing the structure properties of p53 AD1. Water models are also critical to describe the structural ensemble of IDPs. TIP4P water model can obtain more extended conformations and produce more local helical conformations than the TIP3P model in our simulation. In addition, we also compare the chemical shifts predicted by different chemical shift predicting programs with experimental measurements, the results show that SHIFTX2 obtains the best performance in the chemical shifts prediction.

中文翻译：

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力场在本质上无序蛋白质模拟中的准确性：人类 p53 肿瘤抑制因子的基准测试

内在无序蛋白质（IDPs）是一类在生理条件下没有稳定的三维结构的蛋白质。IDP 表现出高动态特性，可以通过结构集合来描述。作为最广泛使用的工具之一，分子动力学（MD）模拟可以提供 IDP 结构集合的原子描述。然而，MD 模拟的准确性很大程度上取决于力场的准确性。在本文中，我们比较了从广泛使用的力场 AMBER99SB-ILDN、CHARMM27、CHARMM36m 与不同水模型获得的 p53 肿瘤抑制因子中激活域 1 (AD1) 的结构集合。结果表明，CHARMM36m 比其他力场产生更多的扩展构象，而 CHARMM27 更喜欢对[公式：见文本]-螺旋结构进行采样。此外，CHARMM36m 获得的化学位移与实验测量值最接近。这些结果表明 CHARMM36m 力场在表征 p53 AD1 的结构特性方面表现最好。水模型对于描述 IDP 的结构整体也很重要。在我们的模拟中，TIP4P 水模型比 TIP3P 模型可以获得更多的扩展构象并产生更多的局部螺旋构象。此外，我们还将不同化学位移预测程序预测的化学位移与实验测量进行了比较，结果表明SHIFTX2在化学位移预测中获得了最佳性能。这些结果表明 CHARMM36m 力场在表征 p53 AD1 的结构特性方面表现最好。水模型对于描述 IDP 的结构整体也很重要。在我们的模拟中，TIP4P 水模型比 TIP3P 模型可以获得更多的扩展构象并产生更多的局部螺旋构象。此外，我们还将不同化学位移预测程序预测的化学位移与实验测量进行了比较，结果表明SHIFTX2在化学位移预测中获得了最佳性能。这些结果表明 CHARMM36m 力场在表征 p53 AD1 的结构特性方面表现最好。水模型对于描述 IDP 的结构整体也很重要。在我们的模拟中，TIP4P 水模型比 TIP3P 模型可以获得更多的扩展构象并产生更多的局部螺旋构象。此外，我们还将不同化学位移预测程序预测的化学位移与实验测量进行了比较，结果表明SHIFTX2在化学位移预测中获得了最佳性能。