由力谱实验通过观测 committor 反演获取分子自由能形貌

在单分子力谱实验中，生物分子通过聚合物连接子连接至力探针，并监测分子与装置的总伸长量随时间的变化。在恒力下的典型去折叠实验中，总伸长量在对应于分子折叠与未折叠态的两个值之间跳跃。对于若干生物分子体系，committor（即从给定伸长量出发折叠的概率）已被用于提取分子活化势垒（一种称为“committor 反演”的技术）。本文中，我们研究远大于被测分子的力探针对由 committor 反演所得活化势垒的影响。我们采用二维框架，其中分子与拉伸装置的扩散系数可以不同。我们通过数值求解 Onsager 方程并使用布朗动力学模拟，系统地研究由 committor 得到的总伸长量方向上的自由能形貌。我们分析了提取的势垒对连接子刚度、分子势垒高度与扩散各向异性的依赖关系，从而确立了 committor 反演的有效范围。在此过程中，我们展示了二维扩散模型的 committor，并阐明其如何受势垒不对称性与扩散各向异性的影响。