固定条件下实现高产率可寻址复杂性的分层自组装

有证据表明，复杂分子系统的自组装通常是分层进行的，即首先构建子单元，随后组装成更大的实体，这一过程可重复多次。然而，我们对这一现象及其性能的理解仍然有限。在此，我们引入了一个用于分层可寻址自组装的简单模型，其中粒子间的相互作用可被优化，以最大化结构良好的目标结构的比例（即产率）。我们发现，分层策略在至少五代的分层结构中均能带来令人瞩目的产率，且不需要像以往方法那样使用温度循环。当微观相互作用随所考虑单元的尺度而减小时，可获得高产率，使得中间结构间的总相互作用在所有尺度上保持一致。我们提供了热力学与动力学论证，以约束该策略有效的相互作用强度范围。总体而言，我们的工作表征了在固定温度下可寻址自组装的替代策略，并为维持生物学中分层组装的机制提供了见解。