多结构域蛋白质构象动力学中记忆的无模型推断

单分子实验提供了对单个蛋白质分子运动（构象动力学）的洞察。通常，测量一个明确定义但粗粒化的分子内坐标，随后借助隐马尔可夫模型 进行分析，以推断蛋白质构象变化的动力学。这类方法依赖于一个假设，即蛋白质的微观动力学根据某个网络上的马尔可夫跳跃过程演化。然而，可观测量动力学中记忆的表现和程度强烈依赖于所选的底层马尔可夫模型，而该模型通常是未知的，因此可能导致误解。在这里，我们结合对热休克蛋白 Hsp90 的广泛单分子等离激元标尺实验、计算机模拟和理论，以无模型的方式推断和量化记忆。我们的分析基于非马尔可夫行为的纯粹定义，不需要任何底层模型。在由等离激元标尺探测的 Hsp90 例子中，发现在长达约 50 s 的时间尺度上，马尔可夫假设被明确且确凿地违背，这大致相当于信号推断相关时间的 $\sim$50%。记忆的程度是惊人的，并达到了具有生物学相关性的时间尺度。这意味着记忆效应甚至渗透到了观测到的最慢运动中。我们提供了清晰且可复现的指南，说明如何测试实验单分子数据中记忆的存在和持续时间。