outline.org

   1 * Introduction
   2 ** Protein folding problem
   3 ** Current approaches/state of the field as a whole
   4 ** Single molecule techniques
   5 *** Literature review
   6 **** Single molecule force spectroscopy
   7 ***** Original force spectroscopy paper?
   8 ***** Bustamante and lambda DNA (1994)
   9       Demonstrates that labda DNA force-extension curves are well
  10       modeled as WLCs, introducing WLCs in the context of force
  11       spectroscopy.
  12 ***** Evans and biotin/streptavidin (1997)
  13       Unfolding and theory.  Example on ligand-receptor binding.
  14 ***** Rief and Titin (1997)
  15       First force spectroscopy on a multi-globular single protein.
  16       Reversible suggests unfolding of individual domains.
  17 ***** Carrion-Vazquez review (2000)
  18       Geometry argument for pulling angle irrelevance.
  19 ***** Li review (2000)
  20       Unfolding not due to pulling domains off the substrate surface.
  21 ***** Carrion-Vazquez and I27 (1997)
  22       First force spectroscopy on synthesized multi-globular I27.
  23       Comparisons of unfolding constants with chemical techniques.
  24 **** Temperature dependent unfolding
  25 ***** Hyeon and Thirumalai (2003)
  26       Extend Kramers' theory to determine energy landscape roughness.
  27 ***** Yang and temperature control (2006)
  28       Previous measurements on temperature dependent protein unfolding.
  29 ** Goals
  30 * Protein unfolding and related theories
  31 ** Bell's model
  32 ** Kramer's model
  33 ** Temperature and energy roughness
  34 ** Jarzynsky's inequality
  35 ** AFM cantilever calibration
  36 ** Sources of error
  37 *** Cantilever spring constant effect
  38 **** Evans, 2001
  39      pages 115--116 and Figure 2.a
  40
  41      Discusses energy landscape curvature and rebinding effects.
  42      (Aha, this is what Noy wanted me to talk about).
  43 **** Walton et al. 2008
  44      Biophys J, 94 (2008), 7 2621--2630.
  45
  46      Energy landscape E
  47      E*  = E(x) + ½kx²
  48      E** = E(x) - Fx + ½kx²
  49      F_b = x_b/k_B T
  50      k_off = k₀ exp([F_R - ½kx_b]/F_b)
  51 *** Scaffold effect
  52     Competetion between number of parallel unfolders and effective
  53     loading rate.  The unfolding rate must be binned somehow, and the
  54     scaffold effect makes binning difficult.
  55       k(F,Delta F,kappa)
  56         = unfolding rate of proteins present within Delta F of an
  57           average tension F applied via a linker of stiffness
  58           kappa=dF/dx (kappa to deal with the
  59           [[Cantilever spring constant effect]].
  60     I suggest we use the censored survival statistics common to
  61     medical studies, and hopefully see exponential decay for each
  62     force.  We'll probably have to lump similar loading rates
  63     (=kappa∙v) together, and the more gently loaded proteins will
  64     survive longer (having a lower mean force after the same length of
  65     time in the [F, F+Delta F] bin).  The general trend will also be
  66     towards accelerated exponential decay, since the mean forces of
  67     all proteins will increase throughout the bin.
  68 **** Zinober et al. 2002
  69      Protein Science, 11 (2002), 12 2759--2765.
  70      Monte Carlo simulation and experiment on I27 and mutants.
  71 **** Censored survival statistics, Kaplan-Meier
  72 ***** Kaplan, E.L. & Meier, P. 1958
  73       "Nonparametric estimation from incomplete observations," Journal
  74       of the American Statistical Association, 53, 457-481 (1958).
  75 ***** Chris Barker 2009
  76       "The Mean, Median, and Confidence Intervals of the Kaplan-Meier
  77       Survival Estimate—Computations and Applications," The American
  78       Statistician, 63(1), 78--80 (2009).  DOI 10.1198/tast.2009.0015
  79 ***** Newcombe, Robert G. 1998
  80       "Two-Sided Confidence Intervals for the Single Proportion:
  81       Comparison of Seven Methods," Statistics in Medicine, 17,
  82       857-872 (1998).
  83 ***** Wilson, E. B. 1927
  84       "Probable Inference, the Law of Succession, and Statistical
  85       Inference," Journal of the American Statistical Association, 22,
  86       209-212 (1927).
  87 ***** Greenwood, M. 1926
  88       "The natural duration of cancer." Reports on Public Health and
  89       Medical Subjects 33, 1–26. Her Majesty’s Stationery Office, London.
  90 ***** Meeker, W.Q., and Escobar, L.A. 1998
  91       "Statistical Methods for Reliability Data", John Wiley & Sons,
  92       Inc., New York, 1998.
  93       Greenwood's formula for Kaplan-Meier error.  Example calculations:
  94         http://www.weibull.com/LifeDataWeb/nonparametric_analysis.htm
  95 * Measurements
  96 ** Temperature dependent energy landscape roughness
  97 ** Effect of cantilever stiffness on unfolding behavior
  98 * Software
  99 ** Experiment control/analysis software
 100 ** Sawsim
 101 * Summary/future directions