自限制、几何受阻组装的热稳定性与二次聚集：不可公度多砖块的链状组装

在几何受阻组装中，平衡自限制表现为在有限的多亚基尺寸下每亚基自由能出现极小值，这源于组装体内受阻弹性代价与其边界处表面能之间的竞争。从不匹配的粒子组装到自扭转的蛋白质超结构等物理实现，能够通过多种机制逃避受阻的累积代价，从而导致无限平衡组装，包括“形状展平”的弹性模式以及形成屏蔽组装体内应力的弱缺陷键。本文研究了一种不可公度“多砖块”的一维链状组装模型，确定了其作为温度、浓度、形状受阻程度、弹性及粒子间结合作用的函数的平衡组装，特别关注弱内聚缺陷键如何引起强烈依赖于温度的组装。复杂的组装行为源于自由能景观中多个不同局域极小之间的竞争，包括自限制链、自限制链的弱结合聚集体，以及强结合、弹性去受阻组装体。我们表明，一般而言该情形会导致异常的“多重聚集”行为：分散的亚基首先经历一次聚集转变形成自限制链（在中浓度与中温下），而这些链最终在二次聚集转变（低温高浓度下）通过弱结合凝聚为有限链的无限制组装而不稳定。我们表明，稳定自限制的窗口既由组装体内受阻的弹性代价决定，也由亚基间结合的能量与熵特征决定。