电荷、π 与疏水相互作用在固有无序蛋白序列依赖相分离中的比较作用
摘要
为致力于建立可迁移、可预测的、基于液-液相分离（LLPS）的生物分子凝聚体粗粒化显式链模型，我们以 DEAD-box 解旋酶 Ddx4 的 N 端固有无序区（IDR）为测试用例，进行了多链模拟，以评估静电、疏水、阳离子-π 和芳香相互作用在氨基酸序列依赖 LLPS 中的作用。我们评估了三种具有共同静电势的残基-残基相互作用方案。无论是常见的疏水性方案，还是增加了精氨酸/赖氨酸-芳香族阳离子-π 相互作用的方案，都未能一致地解释关于野生型、电荷打乱型、FtoA 和 RtoK 突变体 Ddx4 IDR 的实验 LLPS 数据。相比之下，基于折叠球状蛋白结构间接触统计的相互作用再现了总体实验趋势，包括 RtoK 突变体的 LLPS 倾向大幅降低。模拟与 LLPS 实验的一致性也在 P-颗粒蛋白 LAF-1 的 RtoK 突变体中发现，这强调在某种程度上重要的 LLPS 驱动 π 相关相互作用体现在经典统计势中。然而，进一步阐明是必要的，特别是关于苯丙氨酸在凝聚体组装中的作用，因为对 FtoA 和 YtoF 突变体的实验表明，LLPS 驱动的苯丙氨酸相互作用显著弱于常见统计势所假定者。蛋白-蛋白静电相互作用受相对介电常数调制，而后者依赖于蛋白浓度。解析理论表明，这种依赖导致凝聚相中蛋白间相互作用增强，但稀相中蛋白-溶剂相互作用更有利。相反的趋势对 LLPS 产生温和的整体影响。
引用
@article{arxiv.2005.06712,
title = {Comparative Roles of Charge, $\pi$ and Hydrophobic Interactions in Sequence-Dependent Phase Separation of Intrinsically Disordered Proteins},
author = {Suman Das and Yi-Hsuan Lin and Robert M. Vernon and Julie D. Forman-Kay and Hue Sun Chan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2005.06712},
year = {2020}
}
备注
65 pages (main text and supporting information), 7 main-text figures, 7 supporting figures, 1 supporting table, 135 references; accepted for publication in the Proceedings of the National Academy of Sciences, U.S.A