无序蛋白凝聚体的粗粒度残基模型：简单电荷模式参数的效用与局限

由蛋白质和核酸相分离支撑的生物分子凝聚体行使关键的生物学功能。为获得其遗传基础的物理洞见，我们使用连续 Langevin 链模型研究内在无序蛋白（IDPs）的液-液相分离（LLPS）如何依赖于其序列电荷模式，其中每个氨基酸残基由单个珠表示。电荷模式由“成块性”度量 $\kappa$ 和“序列电荷排布”（SCD）参数表征。与随机相近似（RPA）理论和晶格模拟一致，由临界温度 $T^*_{\rm cr}$ 刻画的 LLPS 倾向随 SCD 越来越负而增大，对于一组显示 $\kappa$ 与 $-$SCD 正相关的序列而言如此。相对于 RPA，模拟的 $T^*_{\rm cr}$ 序列依赖性变化通常——尽管不总是——更小，而模拟的临界体积分数更高。然而，对于一组显示 $\kappa$ 与 $-$SCD 反相关的序列，模拟的 $T^*_{\rm cr}$ 对任一参数都相当不敏感。此外，我们发现允许强静电排斥的成块序列可导致如 RPA 所规定的具有向上凹性的共存曲线，但严格交替电荷序列的 LLPS 倾向可能被 RPA 和晶格模型高估，因为该序列的链间稳定化需要空间对齐，而在实空间中难以实现。这些结果有助于界定电荷模式参数和 RPA 的效用与局限，指出合理化新观察到的微妙之处所需的进一步努力。