单分子力谱中键势与键迁移率的贝叶斯场论重构

量化大分子之间及内部的作用力是理解分子结构力学、蛋白质折叠以及酶功能和性能的必要第一步。在此类大分子环境中，动态单分子力谱（DFS）已被用于扭曲化学键。由此产生的响应，以断裂力、所做功和位移轨迹的形式，已被用于重构键势。此类方法通常依赖于一维键势的简单参数化、对平衡初始状态的假设和/或大量轨迹数据。参数化方法通常无法推断具有多个极小值的复杂形状键势，而分段估计可能无法保证平滑结果及在远距离处的适当行为。现有技术，特别是那些基于功定理的技术，也未解决扩散率的空间变化，这种变化可能源于与大分子中其他自由度的空间非均匀耦合，从而呈现了整体键动力学的不完整图景。为应对这些挑战，我们开发了一种全面的经验贝叶斯方法，将数据项和正则化项直接纳入路径积分中。我们方法中的所有实验和统计参数均直接从数据经验地估计。在模拟数据上测试我们的方法时，我们的正则化方法需要更少的数据，并允许同时推断复杂键势和扩散率分布。