反离子、极化与孔道水合接力驱动离子透过MERS冠状病毒E蛋白形成的疏水孔道

通常认为，疏水孔道会排斥离子，因为离子转移所伴随的巨大去溶剂化代价无法在非极性环境中得到补偿。中东呼吸综合征冠状病毒（MERS-CoV）的包膜（E）蛋白却呈现出一个引人注目的例外：尽管其形成的孔道主要具有疏水性，仍能高效传导阳离子。为解释这一表面上的矛盾，我们结合有限温度字符串模拟与加和型和可极化力场，确定了离子通过MERS E通道渗透的最小自由能路径。模拟揭示了一种协同渗透机制，其中瞬态反离子缔合、局部孔道水合以及电子极化共同降低了去溶剂化代价。反离子并非被动旁观者，而是在通道内解离之前，暂时充当渗透阳离子的“伴侣”，从而降低电荷去溶剂化的能量成本，同时保持净离子传导。显式电子极化进一步重塑了孔道水合景观和阳离子–π相互作用，显著降低了自由能垒，并使所得渗透机制与实验结果达到更高程度的一致。这些结果表明，疏水孔道中的高效离子传输源于静电作用、极化与水合之间的协同耦合，而非孔道的完全润湿；这一发现不仅为理解MERS E蛋白的功能提供了机制框架，也为生物和合成疏水纳米孔中的离子传输提出了一项普适性的物理原理。

**反离子、极化与孔道水合接力驱动离子通过由中东呼吸综合征冠状病毒 E 蛋白形成的疏水孔道渗透 | bioRxiv**

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Zhongyi Wan，

Mei Hong，

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Qiang Cui

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https://doi.org/10.64898/2026.09.03.749198

Zhongyi Wan 1 波士顿大学；

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发布于 2026 年 9 月 8 日。

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2026.09.03.749198；

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https://doi.org/10.64898/2026.09.03.749198

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.03.749198v1?rss=1

🏷️ MERS冠状病毒E蛋白 疏水孔道 离子传输 反离子缔合 电子极化 自由能模拟