理解盐对蛋白质液-液相分离的效应

蛋白质通过液-液相分离(LLPS)发生的聚集在自然界中普遍存在，并与许多人疾病密切相关。尽管众所周知加盐对蛋白质的LLPS有关键影响，但对盐效应的全面理解仍是一项重大挑战。在此，我们发展了一种分子理论，将带电大分子的自我一致场理论系统地纳入溶液热力学中。静电相互作用、疏水性、离子溶剂化与平动熵被包含在一个统一框架内。我们的理论完全捕捉了非单调盐浓度依赖性与特异性离子效应这两个长期存在的谜题。我们发现蛋白质在低浓度盐下由于离子屏蔽而表现出盐析；其溶解度遵循逆霍夫迈斯特序列。在高盐浓度区间，对于小离子蛋白质仍表现为盐析，而对于较大离子则转为盐溶，并伴随霍夫迈斯特序列的反转。我们揭示高浓度盐下的溶解度由离子的溶剂化能与平动熵之间的竞争决定。此外，我们推导了一个解析判据，用于确定盐溶与盐析区间的边界。该理论预测与多种蛋白质及盐离子的实验结果在无需任何拟合参数的情况下定量吻合。