通过smFRET (WAVE) 稳定状态变化的瓦瑟斯坦距离分析来确定单分子FRET轨迹的过渡时间
Ting Chen1, Fengnan Gao2,3, Yan-Wen Tan1
1State Key Laboratory of Surface Physics, Multiscale Research Institute of Complex Systems, Department of Physics, Fudan University, Shanghai 200433, China.
The journal of physical chemistry. B
|September 6, 2023
概括
我们开发了WAVE,一种使用瓦斯斯坦距离分析的新方法,用于精确地定位单分子Förster共振能量转移 (smFRET) 数据中的非平衡过渡. 这种技术增强了对生物分子动力学和形状变化的研究.
科学领域:
- 生物物理学的生物物理.
- 单分子生物物理学的单分子生物物理.
- 生物化学 生物化学
背景情况:
- 生物分子在对刺激的反应中经历着形状变化.
- 单分子福斯特共振能量转移 (smFRET) 对于研究生物分子动力学和构造组合至关重要.
- 在smFRET数据中分析非平衡过渡需要专门的方法.
研究的目的:
- 引入一种新的方法,WAVE (Wasserstein距离分析平稳状态smFRET变化),用于检测和定位FRET轨迹中的非平衡过渡位置.
- 为单分子FRET光子轨迹提供一个强大的数据分析框架,这些轨迹在稳定状态之间呈现过渡.
- 为了能够观察生物分子的实验条件变化.
主要方法:
- 利用结合的STaSI-HMM (步骤过渡与状态推理隐藏马尔科夫模型) 算法来分辨FRET轨迹.
- 应用最大瓦瑟斯坦距离分析,以区分过渡前和过渡后的FRET状态组成.
- 采用基于最小描述长度 (MDL) 原则的前向和后向算法来改进过渡位置.
主要成果:
- 成功开发和验证了用于分析smFRET数据的WAVE方法.
- 证明了在FRET轨迹内准确检测和确定非平衡过渡位置的能力.
- 能够描述生物分子构造状态的动态变化.
结论:
- 波浪方法为分析复杂的单分子FRET数据提供了一个强大的新工具.
- 这种方法有助于更深入地了解生物分子动力学和结构转变.
- 波可以应用于研究影响染色体标记生物分子的实验条件的变化.
