综述：单分子力谱技术在探究大分子复合物结构动态与相互作用中的应用

这篇综述系统阐述了单分子力谱技术（SMFS）在解析蛋白质-核酸、蛋白质-蛋白质及蛋白质-脂质复合物动态相互作用中的突破性进展，涵盖原子力显微镜（AFM）、光镊和磁镊等技术在测量解离力、构象变化及能量景观（energy landscape）等方面的应用，为疾病机制研究和靶向治疗提供新视角。

　　

引言

生命活动依赖于蛋白质-核酸、蛋白质-蛋白质等大分子复合物的动态组装与调控。单分子力谱技术（SMFS）通过原子力显微镜（AFM）、光镊或磁镊对单个分子施加机械力，以皮牛级分辨力捕捉复合物的构象变化、结合强度及解离速率。该技术可覆盖微秒至数天的时间尺度，通过非平衡（如力斜坡）和平衡（力钳制）两种模式，解析能量壁垒高度、过渡态路径等关键参数。

DNA-蛋白质复合物的力谱研究

SMFS揭示了转座酶、修复蛋白与DNA的动态互作机制。例如，研究显示某些DNA结合蛋白通过力依赖性构象变化调控染色质重塑，而解旋酶在机械力作用下呈现阶梯式解链行为，为基因表达调控提供新见解。

蛋白质-蛋白质相互作用

冠状病毒刺突蛋白（RBD）与ACE2受体的结合动力学研究是典型案例。磁镊低力区检测到短暂结合事件，而AFM高力区暴露了Omicron变体的强结合稳定性，阐明病毒进化机制。此外，肌动蛋白-肌球蛋白复合物的力依赖性解离速率测量，直接验证了肌肉收缩的分子模型。

脂质-蛋白质相互作用

扩展突触结合蛋白（E-Syts）通过Ca²⁺依赖的C2结构域介导膜脂交换。光镊实验显示，脂双层间的吸引力随Ca²⁺浓度梯度变化，揭示了内质网-质膜互作的力学基础。

分子伴侣与错误折叠

GroEL/GroES伴侣蛋白系统对麦芽糖结合蛋白（MBP）的折叠救援机制被力谱量化：施加机械力时，伴侣蛋白将MBP从错误折叠态拉回天然构象，其能量消耗与ATP水解周期直接相关。

展望

尽管SMFS面临生物体系重构、多组分同步监测等技术挑战，其与超分辨显微术、微流控的联用将推动活细胞原位测量发展，为精准医学提供分子尺度工具。