结构生物化学/蛋白质折叠速率
尽管已知氨基酸序列，但确定蛋白质如何折叠仍然相当难以预测。与分析蛋白质的结构和分析蛋白质折叠机制相比，了解折叠速率的动力学已被证明是理解蛋白质折叠的更有效方法。大多数情况下，研究蛋白质的双态折叠动力学，这分析了蛋白质从其线性链形式（即其一级结构）到其折叠状态（即其三级结构）的折叠过程。此过程取决于过渡态的协同性。蛋白质折叠的动力学可以通过漏斗能量景观图来解释，该图通过吉布斯自由能方程从数学上进行解释。该能量景观图可以跟踪蛋白质在到达其天然（或最稳定）折叠状态之前可能采取的众多路径。当蛋白质符合其最天然状态时，自由能垒最终控制着蛋白质折叠的动力学。为了说明折叠机制，使用不同的 Go 模型模拟，这些模型是基于粗粒度的拓扑模型。但是，尽管 Go 模型模拟提供了蛋白质的折叠机制，但它们缺乏根据双态蛋白质所表现出的动力学或热力学协同性来预测蛋白质折叠速率的能力。由于这个原因，已经进行了研究以了解蛋白质双态折叠的协同性以及影响蛋白质折叠速率的因素。
双态蛋白质的折叠速率可以通过折叠构象的两个一般特性来理解。一种趋势是，与更简单的结构蛋白质相比，结构更复杂的蛋白质往往以更慢的速率折叠。例如，包含β折叠片蛋白质和 α 螺旋和β折叠片组合的蛋白质的三级结构，往往比仅由 α 螺旋组成的蛋白质折叠得更慢。第二种趋势是，较大的蛋白质往往比较小的蛋白质折叠得慢得多。α 螺旋蛋白质和球状蛋白质等结构复杂的蛋白质的动力学也由于长程三级接触而有所不同。与α 螺旋蛋白质相比，球状蛋白质的过渡态预计具有更高的过渡能量垒，因为与更简单的结构蛋白质相比，折叠成更有序形式的结构更复杂的蛋白质需要更多的熵能量。随着蛋白质链长度的增加，到达蛋白质过渡态的自由能垒也呈指数级增加。
在确定正在折叠过程中的蛋白质的过渡态时，必须了解蛋白质的天然态拓扑才能预测蛋白质过渡态的结构。拓扑是指由于物体变形而导致的物体在空间中的方向的影响。在蛋白质的情况下，如果蛋白质被加热，折叠结构可能会改变其在空间中的方向，因为它会导致变性。为了检查折叠蛋白质的这种过渡态，过渡态的形成由控制折叠反应动力学的自由能垒决定。这种自由能垒是由于蛋白质折叠过程中形成的新相互作用而导致的能量补偿和熵损失的结果。折叠蛋白质的动力学与拓扑之间的关系有助于解释为什么蛋白质的过渡态取决于其天然态。这被称为能量景观理论的最小挫败原理，它与折叠蛋白质的漏斗模型相关。蛋白质越稳定，其能量就越低，天然蛋白质的能量可以帮助提供关于蛋白质在折叠过程中到达其过渡态需要多少能量的信息。
Go 模型的使用有助于识别蛋白质在其最天然状态下的状态，该状态由天然接触之间的稳定相互作用保持在一起。这些稳定相互作用也被称为非加性力，这些力在蛋白质折叠的动力学和热力学中起作用。这些非加性力也可以被认为是蛋白质内部自发发生的分子内相互作用，例如侧链有序化和疏水力。这些非加性力的影响已被证明可以提高双态折叠蛋白质的自由能垒，因此，这使得这些 Go 模型在热力学上更具协同性。
在使用这些 Go 模型时，在双态蛋白质中检查了折叠速率的三体相互作用以及所谓的 phi 值。这些 phi 值的意义揭示了双态折叠蛋白质的过渡态与其天然态之间的关系。phi 值解释了其过渡态中天然结构的含量。因此，过渡态的结构越像天然态，越有可能在更短的时间内将其过渡态构象转化为其天然态。一般来说，当过渡态更像其天然态时，phi 值会提高，但对于大小和二级结构不同的每种蛋白质，其过渡态与其天然态之间的比率是不同的。
为了更好地理解蛋白质折叠速率的协同性，已经开发了许多不同类型的 Go 模型。例如，一个 Go 模型是在分析一种称为 Calpha Go 模型的小型 α 螺旋蛋白质时创建的。该模型还通过向模型引入溶剂介导的相互作用而改变。蛋白质之间的相互作用被一种脱溶溶剂垒所取代。研究表明，双态折叠蛋白质的热力学和动力学协同性随着脱溶溶剂垒高度的增加而增加。脱溶溶剂是指从溶液中的物质中去除溶剂。一般来说，脱溶溶剂具有一种特性，即短程接触蛋白质（如形成α 螺旋的蛋白质）由于脱溶溶剂而几乎没有协同性，而长程接触蛋白质（如混合了β 折叠片和α 螺旋的蛋白质）预计具有高协同性，因为长程接触需要持续地将正确的链组合在一起，因此需要高量的协同性。总之，正是这些具有非加性力（例如蛋白质的疏水力）的拓扑模型有助于更好地理解某些蛋白质的折叠速率。
Portman, J. 协同性和蛋白质折叠速率。2010年，结构生物学当代观点。第 2011-2015 页。