使用锚定冻结片段模拟曲率脂质膜

脂质双层常常由于自组装条件或某些生物学过程而形成高曲率构型。然而，基于粒子的脂质膜仿真主要是平面脂质膜，因为平面膜在周期性边界条件下容易连接。要模拟曲率脂质膜，可以模拟整个球囊、圆柱体或bicelle（盘状双层聚集体）。也可以采用人工方法控制曲率，例如应用虚拟壁、径向谐和势或“tape up the edges”。这些现有方法由于曲率施加的方式存在局限性。本文我们提出了通过锚定具有“冻结”等温平衡膜片来引入任意曲率的替代方法。本文介绍的方法与所有基于粒子的脂质模型兼容，并且易于扩展到许多几何形状。作为示例，我们模拟了DPPC、DOPC、DLPC和DOPE脂质，参数化为Martini3粗粒度模型。该方法引入有限尺寸效应，防止膜边缘的脂质翻转，并允许自由膜中心的波动。我们对该方法在平面膜上的验证，并讨论如何从曲率膜中提取形状和单叶片数量（厚度、有序参数）。曲率导致脂质单叶片属性的非对称变化。最后，我们探讨了曲率与膜非对称性在数量和脂质类型方面的耦合效应。我们报告了该方法可获得的独特形态（诱导凝胶相、折边）和行为（厚度取决于相邻单叶片类型）。