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质膜在组成上具有不对称性，但这种脂质类型不对称性是否伴随着两侧膜叶间显著的磷脂分子数量失衡，仍存在争议。在本研究中，我们采用微秒尺度的全原子分子动力学模拟，对比了两种人红细胞质膜模型：一种具有显著的磷脂分子数量不对称性，且胆固醇富集于外侧膜叶；另一种磷脂和胆固醇的分子数量近乎对称，但保留了脂质类型不对称性。两种不对称模型均再现了外侧膜叶致密有序、胞质侧膜叶流动性较强的特征。然而，显著的磷脂分子数量不对称性会促使胆固醇大量富集于外侧膜叶，并加剧膜的不对称性，从而形成大规模富胆固醇簇，增强浅层疏水区域的暴露，降低外侧膜叶的脂质流动性和乙醇渗透性，并提高面积压缩性。与现有的扩散和醇类渗透性测量结果比较发现，强不对称模型高估了外侧膜叶的固定程度和屏障特性，而分子数量近乎对称的模型则更好地反映了这些动态性质。我们的结果表明，无需显著的磷脂分子数量失衡，仅凭脂质类型不对称性即可再现质膜的许多物理特征。
质膜在组成上具有不对称性，但这种脂质类型的不对称是否伴随着两层之间显著的磷脂分子数失衡，仍存在争议。在此，我们采用微秒尺度的全原子分子动力学模拟，对比人红细胞质膜模型：一种具有显著的磷脂分子数不对称性和外侧叶胆固醇富集，另一种则具有近乎对称的磷脂和胆固醇分子数，同时保留脂质类型的不对称性。两种不对称模型均再现了外侧叶致密有序、胞质侧叶流动性更强的特征。然而，显著的磷脂分子数不对称会促使胆固醇大量富集于外侧叶，并加剧膜的不对称性，导致形成较大的富胆固醇簇、浅层疏水暴露增强、外侧叶脂质流动性降低、乙醇渗透性下降以及面积压缩性增加。与现有的扩散和醇类渗透性测量结果比较后发现，强不对称模型高估了外侧叶的固定程度和屏障特性，而分子数近乎对称的模型则更好地再现了这些动态观测结果。我们的结果表明，无需显著的磷脂分子数失衡，仅脂质类型不对称性就足以再现质膜的许多物理特征。
作者声明不存在利益冲突。
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关键词：质膜脂质不对称性 · 磷脂分布 · 胆固醇富集 · 分子动力学模拟 · 膜流动性
原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.04.749494v1?rss=1