NMMD：同時正常モードと分子ダイナミクス原子変位に基づく効率的なcryo-em柔軟なフィッティング

Cryo電子顕微鏡（Cryo-EM）の原子モデル生体分子立体構造のマップは、他の立体構造の利用可能な原子構造を備えたマップの柔軟なフィッティング（例えば、X線結晶構造によって得られた）によって得られることがよくあります。この記事では、通常のモード分析（NMA）とMolecular Dynamicsシミュレーション（MD）を組み合わせた新しい柔軟なフィッティング方法NMMDを紹介します。原子構造と適合する極度エムマップを考えると、NMMDは同時に、NMAとMDに基づく局所変位に基づくグローバルな原子変位を推定します。NMMDは、Genesis 1.4でMDのみを使用した柔軟なフィッティング方法であるEMFITを変更することにより実装されました。EMFITとして、NMMDはレプリカ交換傘のサンプリング手順で実行できます。新しい方法は、さまざまなEMマップ（異なるノイズレベルと解像度を備えた合成および実験的）を使用してテストされました。テストの結果は、MDベースのフィッティングに通常のモードを追加すると、フィッティングがより速く（平均40％）、ほとんどの場合、より正確であることが示されています。

Atomic models of cryo electron microscopy (cryo-EM) maps of biomolecular conformations are often obtained by flexible fitting of the maps with available atomic structures of other conformations (e.g., obtained by X-ray crystallography). This article presents a new flexible fitting method, NMMD, which combines normal mode analysis (NMA) and molecular dynamics simulation (MD). Given an atomic structure and a cryo-EM map to fit, NMMD simultaneously estimates global atomic displacements based on NMA and local displacements based on MD. NMMD was implemented by modifying EMfit, a flexible fitting method using MD only, in GENESIS 1.4. As EMfit, NMMD can be run with replica exchange umbrella sampling procedure. The new method was tested using a variety of EM maps (synthetic and experimental, with different noise levels and resolutions). The results of the tests show that adding normal modes to MD-based fitting makes the fitting faster (40% in average) and, in the majority of cases, more accurate.