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蛋白质的液-液相分离已被观察到可发生于生物膜上，并被认为在多种细胞行为中发挥作用。近期研究表明，脂双层相对两层膜叶上的蛋白质凝聚体存在共定位现象，这提示蛋白质相分离可能在双层膜两侧发生耦联。然而，这种耦联现象背后的机制仍然知之甚少。在此，我们旨在理解导致蛋白质凝聚体跨双层膜耦联的蛋白质-蛋白质相互作用和蛋白质-膜相互作用。我们对一个双层膜体系进行了粗粒化分子动力学模拟，其中每一层膜叶表面均锚定有一个无序蛋白质凝聚体。在该体系中，我们观察到凝聚体跨膜的稳定耦联扩散。我们发现，增强蛋白质-蛋白质相互作用强度会导致去耦联，其驱动力来自各凝聚体诱导的相互竞争的膜曲率。然而，通过施加膜张力，我们抑制了膜曲率，并且即使在较高蛋白质相互作用强度下也恢复了耦联。在耦联条件下，我们发现脂质在与蛋白质直接接触时其熵降低，但这种效应并不会传递到对侧膜叶。有趣的是，进一步分析表明，与无蛋白区域相比，凝聚体下方的脂质横向堆积（嵌插）增强。基于这些观察结果，我们提出，增强的脂质嵌插介导了膜叶间通讯，并作为驱动该体系中凝聚体跨双层膜耦联的主要机制。该研究为细胞环境中一种潜在的跨膜通讯物理机制提供了见解，并为未来研究指明了方向。
模拟显示蛋白质凝聚体跨膜耦联中脂质嵌插增加 | bioRxiv
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模拟显示蛋白质凝聚体跨膜耦联中脂质嵌插增加
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Pengyu Ren
doi： https://doi.org/10.64898/2026.07.06.735898
Ketsia Zinga
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通讯作者： pren{at}utexas.edu
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蛋白质的液-液相分离已被观察到发生在生物膜上，人们认为其在多种细胞行为中发挥作用。近期研究表明，双层膜相对两侧膜叶上的蛋白质凝聚体存在共定位现象，这提示蛋白质相分离可能在双层膜两侧发生耦联。然而，这种耦联现象背后的机制仍知之甚少。在这里，我们旨在理解导致蛋白质凝聚体跨双层膜耦联的蛋白质-蛋白质相互作用和蛋白质-膜相互作用。我们对一个双层膜体系进行了粗粒化分子动力学模拟，其中每一侧膜叶表面均锚定有一个无序蛋白质凝聚体。在该体系中，我们观察到凝聚体跨膜稳定的耦联扩散。我们发现，增加蛋白质-蛋白质相互作用强度会导致去耦联，这由各凝聚体诱导的相互竞争的膜曲率所驱动。然而，通过施加膜张力，我们抑制了曲率，并且即使在较高的蛋白质相互作用强度下也恢复了耦联。在耦联条件下，我们发现脂质在与蛋白质直接接触时其熵降低，但这种效应并不会传递到对侧膜叶。有趣的是，进一步分析表明，与无蛋白区域相比，凝聚体下方的脂质横向堆积（嵌插）增加。基于这些观察结果，我们提出，增强的脂质嵌插介导了膜叶间通信，并作为驱动该体系中凝聚体跨双层膜耦联的主要机制。这项工作为细胞环境中跨膜通信的一种潜在物理机制提供了见解，并为未来研究指出了方向。
利益冲突声明
已声明资助信息
Welch Foundation， https://ror.org/00np6vq88 ，F-2021 ，F-2257
National Institutes of Health， https://ror.org/01cwqze88 ，R35GM139531
美国国家科学基金会， https://ror.org/021nxhr62 ，2529782
版权
本预印本的。
本文依据 CC-BY-NC-ND 4.0 国际许可协议 公开提供。
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发布于 2026 年 7 月 10 日。
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Ketsia Zinga， Jeanne Stachowiak， Pengyu Ren
bioRxiv 2026.07.06.735898； doi： https://doi.org/10.64898/2026.07.06.735898
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Ketsia Zinga， Jeanne Stachowiak， Pengyu Ren
bioRxiv 2026.07.06.735898； doi： https://doi.org/10.64898/2026.07.06.735898
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.06.735898v1?rss=1
🏷️ 液-液相分离 生物膜耦联 粗粒化分子动力学 脂质嵌插 膜张力 膜曲率