結構生物化學/蛋白質摺疊速率
儘管已知氨基酸序列，但確定蛋白質如何摺疊仍然相當難以預測。與分析蛋白質的結構和分析蛋白質摺疊機制相比，瞭解摺疊速率的動力學已被證明是理解蛋白質摺疊的更有效方法。大多數情況下，研究蛋白質的雙態摺疊動力學，這分析了蛋白質從其線性鍊形式（即其一級結構）到其摺疊狀態（即其三級結構）的摺疊過程。此過程取決於過渡態的協同性。蛋白質摺疊的動力學可以透過漏斗能量景觀圖來解釋，該圖透過吉布斯自由能方程從數學上進行解釋。該能量景觀圖可以跟蹤蛋白質在到達其天然（或最穩定）摺疊狀態之前可能採取的眾多路徑。當蛋白質符合其最天然狀態時，自由能壘最終控制著蛋白質摺疊的動力學。為了說明摺疊機制，使用不同的 Go 模型模擬，這些模型是基於粗粒度的拓撲模型。但是，儘管 Go 模型模擬提供了蛋白質的摺疊機制，但它們缺乏根據雙態蛋白質所表現出的動力學或熱力學協同性來預測蛋白質摺疊速率的能力。由於這個原因，已經進行了研究以瞭解蛋白質雙態摺疊的協同性以及影響蛋白質摺疊速率的因素。
雙態蛋白質的摺疊速率可以透過摺疊構象的兩個一般特性來理解。一種趨勢是，與更簡單的結構蛋白質相比，結構更復雜的蛋白質往往以更慢的速率摺疊。例如，包含β摺疊片蛋白質和 α 螺旋和β摺疊片組合的蛋白質的三級結構，往往比僅由 α 螺旋組成的蛋白質摺疊得更慢。第二種趨勢是，較大的蛋白質往往比較小的蛋白質摺疊得慢得多。α 螺旋蛋白質和球狀蛋白質等結構複雜的蛋白質的動力學也由於長程三級接觸而有所不同。與α 螺旋蛋白質相比，球狀蛋白質的過渡態預計具有更高的過渡能量壘，因為與更簡單的結構蛋白質相比，摺疊成更有序形式的結構更復雜的蛋白質需要更多的熵能量。隨著蛋白質鏈長度的增加，到達蛋白質過渡態的自由能壘也呈指數級增加。
在確定正在摺疊過程中的蛋白質的過渡態時，必須瞭解蛋白質的天然態拓撲才能預測蛋白質過渡態的結構。拓撲是指由於物體變形而導致的物體在空間中的方向的影響。在蛋白質的情況下，如果蛋白質被加熱，摺疊結構可能會改變其在空間中的方向，因為它會導致變性。為了檢查摺疊蛋白質的這種過渡態，過渡態的形成由控制摺疊反應動力學的自由能壘決定。這種自由能壘是由於蛋白質摺疊過程中形成的新相互作用而導致的能量補償和熵損失的結果。摺疊蛋白質的動力學與拓撲之間的關係有助於解釋為什麼蛋白質的過渡態取決於其天然態。這被稱為能量景觀理論的最小挫敗原理，它與摺疊蛋白質的漏斗模型相關。蛋白質越穩定，其能量就越低，天然蛋白質的能量可以幫助提供關於蛋白質在摺疊過程中到達其過渡態需要多少能量的資訊。
Go 模型的使用有助於識別蛋白質在其最天然狀態下的狀態，該狀態由天然接觸之間的穩定相互作用保持在一起。這些穩定相互作用也被稱為非加性力，這些力在蛋白質摺疊的動力學和熱力學中起作用。這些非加性力也可以被認為是蛋白質內部自發發生的分子內相互作用，例如側鏈有序化和疏水力。這些非加性力的影響已被證明可以提高雙態摺疊蛋白質的自由能壘，因此，這使得這些 Go 模型在熱力學上更具協同性。
在使用這些 Go 模型時，在雙態蛋白質中檢查了摺疊速率的三體相互作用以及所謂的 phi 值。這些 phi 值的意義揭示了雙態摺疊蛋白質的過渡態與其天然態之間的關係。phi 值解釋了其過渡態中天然結構的含量。因此，過渡態的結構越像天然態，越有可能在更短的時間內將其過渡態構象轉化為其天然態。一般來說，當過渡態更像其天然態時，phi 值會提高，但對於大小和二級結構不同的每種蛋白質，其過渡態與其天然態之間的比率是不同的。
為了更好地理解蛋白質摺疊速率的協同性，已經開發了許多不同型別的 Go 模型。例如，一個 Go 模型是在分析一種稱為 Calpha Go 模型的小型 α 螺旋蛋白質時建立的。該模型還透過向模型引入溶劑介導的相互作用而改變。蛋白質之間的相互作用被一種脫溶溶劑壘所取代。研究表明，雙態摺疊蛋白質的熱力學和動力學協同性隨著脫溶溶劑壘高度的增加而增加。脫溶溶劑是指從溶液中的物質中去除溶劑。一般來說，脫溶溶劑具有一種特性，即短程接觸蛋白質（如形成α 螺旋的蛋白質）由於脫溶溶劑而幾乎沒有協同性，而長程接觸蛋白質（如混合了β 摺疊片和α 螺旋的蛋白質）預計具有高協同性，因為長程接觸需要持續地將正確的鏈組合在一起，因此需要高量的協同性。總之，正是這些具有非加性力（例如蛋白質的疏水力）的拓撲模型有助於更好地理解某些蛋白質的摺疊速率。
Portman, J. 協同性和蛋白質摺疊速率。2010年，結構生物學當代觀點。第 2011-2015 頁。