迈向生物分子凝聚体的可迁移显式溶剂粗粒化模型

由内在无序蛋白质形成的生物分子凝聚体，需要借助能够准确描述蛋白质在稀溶液相和凝聚相中行为的分子模型。显式溶剂粗粒化模型在化学分辨率与计算效率之间实现了良好平衡，因而颇具吸引力。然而，目前尚不清楚，改善稀相状态下的性质是否足以获得对凝聚体的准确描述。在此，我们通过对 Martini 3 力场进行最小幅度的修改来探讨这一问题：将成键相互作用方面的最新进展与改进的蛋白质–水相互作用以及增强的甘氨酸自相互作用相结合，同时保留模型原有的化学可迁移性。所得模型显著改善了其对多种无序蛋白组成的广泛基准体系中单链构象的描述。随后，我们研究了异质性核糖核蛋白 A1 的特征明确的低复杂度结构域及其序列变体的相分离行为。该模型再现了生物分子凝聚体的若干关键物理化学性质，包括浓相中的链扩展、依赖序列的分子间接触、蛋白质扩散及其与单链尺寸之间的关系，以及水合行为；同时也揭示了其在凝聚体密度、相平衡和离子分配方面的定量局限性。我们的结果表明，改善稀相状态下的行为能够转化为对凝聚相性质（包括凝聚体密度）更好的描述，但不足以定量再现稀相与浓相之间的平衡。

由内在无序蛋白形成的生物分子凝聚体，需要借助能够准确描述蛋白质在稀溶液相和凝聚相中行为的分子模型。显式溶剂粗粒化模型在化学分辨率与计算效率之间实现了具有吸引力的平衡。然而，改善稀相状态性质是否足以获得对凝聚体的准确描述，目前仍不明确。在此，我们对 Martini 3 力场进行了最小幅度的修正，将近年来键合相互作用方面的进展与精细化的蛋白质–水相互作用以及增强的甘氨酸自相互作用相结合，同时保留模型原有的化学可迁移性。所得模型显著改善了其对多种无序蛋白构象的描述，在一组多样化的基准体系中均表现出更高的准确性。随后，我们研究了异质性核糖核蛋白 A1 的低复杂度结构域及其序列变体的相分离行为。该模型再现了生物分子凝聚体的若干关键物理化学性质，包括致密相中的链扩展、依赖序列的分子间接触、蛋白质扩散及其与单链尺寸之间的关系，以及水合特性；同时也揭示了其在凝聚体密度、相平衡和离子分配方面的定量局限性。我们的结果表明，改善稀相状态下的行为能够转化为对凝聚相性质更好的描述，包括对凝聚体密度的描述，但仍不足以定量再现稀相与致密相之间的平衡。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.27.747511v1?rss=1

🏷️ 生物分子凝聚体 显式溶剂粗粒化模型 Martini 3力场 内在无序蛋白 液-液相分离 分子模拟