基于空腔方法的生物分子凝聚体统计力学

生命系统中相分离的物理机制可发挥重要的生理作用，近来已成为密集研究的焦点。生物领域中此类现象的强异质性与无序性带来了艰难的建模挑战，要求超越基于假设自由能景观的平均场方法。我们在本工作中采取的替代路径是，借助空腔方法，从微观相互作用出发解决这些系统中配分函数计算的完整统计力学问题。我们首先在简单二元情形下阐明该流程，随后将其成功应用于三元系统，其中朴素平均场近似被证明是不充分的。接着我们展示了与格点模型模拟的一致性，并最终将我们的理论与核苷酸和聚赖氨酸在水溶液中通过缔合去混合形成凝聚层实验进行对比。以此方式，我们提供了不同类型的证据来支持空腔方法作为生物分子凝聚定量建模的理想工具，其在精确考虑微观动力学空间方面与根植于解析可处理性的快速计算结果之间给出了最优平衡。