均聚物分子结的协同折叠程度如何？

对具有多个稳定构型态的复杂系统进行详细的热力学分析，可以洞察每个单独转变的协同性。在这项工作中，我们推导出一种热容分解方法，包含来自每个单独构型态的贡献（它们总和为基线热容）以及来自每个态到态转变的贡献。我们将此分析框架应用于一系列副本交换分子动力学模拟，模拟对象为线性和 1-1 粗粒化均聚寡聚物模型，这些模型折叠成稳定的、构型上定义明确的分子结，以便更好地理解导致这些结稳定且协同折叠的参数。我们发现，刚性的谐振主链弯曲角势是实现具有特定三维结构结的关键。以小增量调节主链平衡角会产生多种结拓扑，包括 $3_1$、$5_1$、$7_1$ 和 $8_{19}$ 类型。不同打结态的数量随温度的变化也可以通过调节主链扭转刚度或添加侧链珠子来操控。我们发现，均聚寡聚物结的尖锐总热容峰主要源于线圈到球状体的转变，而非协同的打结步骤。然而，在某些情况下，球状体到结和线圈到球状体转变的协同性相当，这表明通过优化模型参数或增加序列特异性，可以实现向打结结构的高度协同折叠。