界面几何如何决定疏水缔合中水的热力学特征

普遍认为，分子尺度结合伴侣间的疏水缔合主要由熵驱动。近期的量热实验和计算机模拟强烈挑战了这一既定范式，报告称小疏水配体与类似大小的非极性口袋结合时，水的热力学特征为焓驱动。本文通过纯几何考量表明，如果恰当考虑凹凸弯曲对水界面热力学的拮抗效应，这一争议便可得到解决。该连续介质观点的一个关键预测是，对于凸配体与凹对应物的完全互补结合，水表现出与平面（大尺度）疏水缔合非常相似的热力学特征，即以焓为主导，且几乎不依赖于特定的口袋/配体几何。与近期模拟数据的详细比较，定性地支持了我们观点在亚纳米尺度下的有效性。我们的发现对解释分子识别和缔合过程中发现的热力学特征具有重要意义。此外，传统的隐式溶剂模型在预测结合自由能和熵的能力方面，可能受益于我们的观点。