界面驱动的肽折叠：模拟膜表面上的量子计算

抗菌肽（AMPs）在癌症、自身免疫性疾病和衰老中发挥重要作用。AMPs功能的一个关键方面是它们与病原体膜的有针对性相互作用，这些膜通常具有改变的脂质组成。设计具有增强治疗特性的AMPs依赖于对这些相互作用的细致理解，据信这些相互作用会触发这些肽从无规卷曲到α-螺旋构象的重排，这对它们的裂解作用至关重要。传统超级计算在精确模拟这些结构变化方面一直遇到困难，特别是在膜环境中，从而为更先进的方法开辟了机会。本研究扩展现有量子计算算法，以解决抗菌肽在界面处相互作用的复杂性。我们的方法能够预测位于亲水和疏水相之间过渡区域（类似于脂质膜）的肽的最佳构象。该新方法已被应用于模拟三个10个氨基酸长的肽的结构，每个肽在不同介质以及不同极性溶剂之间的界面处表现出疏水、亲水或两亲特性。值得注意的是，与在均匀介质中的模拟相比，我们的方法不需要更多的量子比特，使其在当前量子计算资源下更可行。尽管在计算能力和量子比特可及性方面存在现有局限，我们的发现展示了量子计算在精确表征复杂生物分子过程，特别是AMPs在膜模型上的折叠方面的巨大潜力。这项研究为未来量子计算的进步铺平了道路，以提高生物分子模拟的准确性和适用性。