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生物膜包含多种多样的膜蛋白，这些蛋白被许多不同种类的脂质所包围，而这些分子的侧向组织及其功能彼此紧密交织。在本研究中，我们采用粗粒化分子动力学（MD）模拟，探讨跨膜（TM）蛋白长度与周围脂质膜厚度之间的疏水失配如何影响脂质的空间分布。我们构建了理想化的圆柱对称蛋白模型，其设计灵感来源于20世纪80年代提出的“床垫模型”（Mattress Model），并在不同脂质组成中对这些模型蛋白进行了模拟。我们发现，不饱和脂质会被使膜变薄的短跨膜蛋白所吸引，而完全饱和脂质则会被诱导膜延展的长跨膜蛋白所吸引。将膜形变能的简单力学描述与脂质混合模型相结合，可以准确预测脂质的富集/耗竭现象，在某些情况下其幅度可高达33%。我们的模拟还表明，脂质分选行为对蛋白倾斜以及蛋白表面粗糙度十分敏感。通过在这些简单模型中剖析基本物理原理，我们的结果为理解蛋白质和脂质如何形成复杂且瞬态的组装体提供了基础性认识；我们相信，这对于阐释一大类调控细胞膜及细胞功能的膜蛋白中的脂质-蛋白相互作用将具有重要意义。
michael.grabe{at}ucsf.edu
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摘要 生物膜包含多种膜蛋白，这些蛋白被多种不同的脂质所包围，而这些分子的侧向组织及其功能彼此密切交织。在此，我们利用粗粒化分子动力学（MD）模拟，探究跨膜（TM）蛋白长度与周围脂质膜厚度之间的疏水失配如何影响脂质的空间分布。我们构建了理想化的圆柱对称蛋白模型，其设计灵感来源于20世纪80年代提出的床垫模型（Mattress Model），并在不同脂质组成中模拟了这些模型蛋白。我们发现，使膜变薄的短TM蛋白会吸引不饱和脂质，而诱导膜延展的长TM蛋白则会吸引完全饱和脂质。将膜形变能的简单力学描述与脂质混合模型耦合后，能够准确预测脂质的富集/耗竭，在某些情况下其幅度高达33%。我们的模拟还强调，脂质分选行为对蛋白倾斜和蛋白表面粗糙度敏感。通过从这些简单模型中剖析基持有人为作者/资助方，其已授予 bioRxiv 永久展示该预印本的许可。 本文依据 CC-BY-NC-ND 4.0 国际许可协议 公开提供。
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发表于 2026年6月29日。 下载 PDF 补充材料 数据/代码 电子邮件
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Niek van Hilten， Michael Grabe
bioRxiv 2026.06.23.734047； doi： https://doi.org/10.64898/2026.06.23.734047
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引文工具 疏水失配基于脂肪酸尾部不饱和度诱导脂质分选
Niek van Hilten， Michael Grabe
bioRxiv 2026.06.23.734047； doi： https://doi.org/10.64898/2026.06.23.734047
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.23.734047v1?rss=1
🏷️ 脂质分选 疏水失配 膜蛋白 分子动力学模拟 脂肪酸不饱和度