利用机械力提取生物分子的折叠势能面特征

近年来，单分子力谱为提供生物分子复杂能量面的剖面开辟了新途径。在该领域中，采用可靠理论模型对数据进行定量分析，在解释数据和预测实验结果方面发挥了主要作用。在此，我们说明如何通过在力谱中生物分子机械去折叠过程中使用温度作为变量，在不对底层反应坐标做任何假设的情况下测量能量面的粗糙度。能量面其他方面（如自由能垒或过渡态（TS）位置）的估计可能依赖于用于分析实验数据的精确模型。我们阐明了从加载速率或力依赖的去折叠速率获取过渡态位置所固有的困难。由于过渡态随力或加载速率的变化而移动（令人联想到哈蒙德效应），通常难以反演实验数据。过渡态位置对力的独立性仅对脆性（硬）生物分子成立，而如果分子是柔软或塑性的，则过渡态位置会发生显著变化。最后，我们讨论了分子的端到端距离（或拉伸）坐标作为替代反应坐标的适用性，涉及的情境包括力诱导配体从门控分子受体解离以及RNA发夹的力猝灭重折叠。