蛋白质折叠问题是蛋白质科学中的基本问题之一，对其机理的研究不仅将完善中心法则，还有助于蛋白质结构预测、构象病医疗和人工蛋白质设计等实际问题的解决。现在流行的蛋白质折叠理论认为蛋白质是在一个漏斗状的高维能量景观上存在多条甚至无数条的折叠途径。传统的整体实验技术只能探测体系平均的行为而不能深入地探测高度复杂的蛋白质折叠问题，而新的单分子检测技术可以实时直观地观测单个分子的变化，从而提供整体实验中被平均掩盖的大量细节，特别适合于蛋白质折叠这种自由度极高的复杂反应体系。在本论文中，作者利用单分子荧光共振能量转移(FRET)技术研究了模型蛋白金黄色葡萄球菌核酸酶(SNase)的折叠机制。　　 首先作者建立了蛋白质折叠的单分子FRET研究体系。FRET技术要求在同一个蛋白质分子中同时标记荧光供体和受体探针。最初作者构建了折叠模型蛋白二氢叶酸还原酶的双半胱氨酸突变体，尝试用荧光探针Alexa555和Alexa647进行标记，但始终没有得到适合FRET实验的标记蛋白。随后作者又构建了另一模型蛋白金黄色葡萄球菌核酸酶的双半胱氨酸突变体K28C/H124C，成功地进行了荧光探针的标记。溶液自由扩散单分子FRET检测发现盐酸胍变性的SNase只存在天然态和变性态两种热力学状态，而且变性态的FRET效率随变性剂浓度的增大而逐渐降低，显示变性态在低变性剂浓度条件下发生塌缩，表明SNase平衡态折叠机制为可变的二态折叠。FRET效率分布峰的宽度分析表明低浓度盐酸胍条件下处于天然态的SNase分子构象较为均一，而变性态随盐酸胍浓度增大构象不均一性有所增加。　　 作者进一步构建了另外一个SNase的单分子折叠研究体系K28C/K97C，比较两个体系的塌缩行为，研究了蛋白质变性态塌缩与特异性局部结构形成的关系。由于K28C/K97C的两个荧光探针连接在SNase的B亚结构域内，而K28C/H124C的两个荧光探针分别标记在β和α亚结构域，因此实验中检测到的K28C/K97C的塌缩行为表征β亚结构域的局部结构，K28C/H124C的塌缩行为表征整个分子结构。实验结果表明虽然低浓度盐酸胍条件下K28C/H124C的分子体积小于K28C/K97C，但K28C/K97C塌缩态的体积更接近于天然态的体积，对两个体系进行高斯链模型分析表明低浓度盐酸胍溶液中K28C/K97C多肽链的持续长度明显大于K28C/H124C，暗示了SNase的变性态存在亚结构域特异性的塌缩；整体折叠实验的m值分析和单分子实验的变性剂分子结合模型分析均可以推测K28C/H124C塌缩态体积小的原因可能是氨基酸残基突变改变了变性态的构象。