基于结构的模型无法探测肌联蛋白 I27 结构域的机械去折叠路径

我们讨论了使用基于结构的 C$\alpha$-Go 模型和朗之万动力学来详细研究肌联蛋白 I27 结构域的机械性质和去折叠路径。我们表明，简单的 Go 模型确实能正确探测到该结构域机械稳定性的起源。从去折叠力对拉伸速度的依赖关系中提取的去折叠自由能景观参数 $x_u$ 和 $\Delta G^{\ddagger}$，被发现与实验结果相当吻合。我们预测，在高于 $v=10^4$ nm/s 的速度下，会在约 $75 \mathring{A}$ 的端到端延伸处布居一个额外的力诱导中间态。去折叠路径中的力诱导切换发生在临界拉伸速度 $v_{crit} \approx 10^6-10^7$ nm/s 处。我们认为，该临界拉伸速度是 Bell 理论适用区间的上限。然而，我们的结果表明，Go 模型未能正确重现实验观察到的机械去折叠路径，从而给出了自由能景观的不完整图像。令人惊讶的是，在广泛的拉伸速度范围内，Go 模型模拟中并未布居实验观察到的 A 链脱落的中间态。模拟与实验之间的差异在去折叠过程的早期阶段就清晰可见，这表明了 Go 模型在重离去折叠路径和解读自由能景观全貌方面的局限性。