厦门论文发表-自组装耦合液-液相分离
抽象
具有不同蛋白质和核酸成分的液体冷凝液滴在生物细胞中广泛存在。虽然已知这种液滴或隔室可以调节不可逆的蛋白质聚集，但它们对可逆自组装的影响在很大程度上仍未得到探索。在本文中，我们使用动力学理论和溶液热力学来研究液-液相分离对具有明确定义尺寸和结构的结构的可逆自组装的影响。我们发现，当组装子单元优先划分为液室时，可以显着提高对动力学陷阱的鲁棒性和最大可实现的组装速率。特别是，导致生产装配的求解条件范围和相应的装配速率都可以增加几个数量级。我们使用简单的缩放估计来分析速率方程预测，以确定液-液相分离作为相关控制参数函数的影响。这些结果可能阐明正常细胞功能或发病机制基础的自组装过程，并为纳米材料应用设计有效的自下而上组装提供策略。
作者摘要
液-液相分离描述了将流体分解成具有不同成分的“隔室”，例如油和水的分离。液-液相分离发生在生物细胞内，允许在不同的隔室内发生不同的化学反应。其中一种反应是自组装，其中蛋白质和其他生物分子组织成更大，更复杂的结构，例如病毒颗粒。最近研究表明，许多病毒在其宿主细胞内的液-液相分离隔室中自组装。然而，液-液相分离对自组装的影响，以及它如何促进病毒颗粒或其他生物复合物的形成，尚不清楚。我们开发了理论模型，表明液-液相分离可以使自组装发生得更快，并使其更有可能产生正确组装的颗粒。这些模型还揭示了这些效应背后的机制，表明通过局部浓缩亚基，相分离可以加速组装，同时防止系统在组装完成之前耗尽亚基。这些发现可以为预防或治疗病毒感染提供新的策略。更广泛地说，这些见解可以应用于了解生物细胞中的其他自组装反应。
数字
Fig 7Fig 8Fig 9图1图2图3Fig 4Fig 5Fig 6Fig 7Fig 8Fig 9图1图2图3
引文： Hagan MF，Mohajerani F （2023） 自组装耦合到液-液相分离。公共科学图书馆计算生物学19（5）： e1010652. https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1010652
编辑 器： 周欢祥， 美国伊利诺伊大学芝加哥分校
收到： 十月 12， 2022;接受： 四月 26， 2023;发表： 15月 2023， <>
版权： ? 2023 年哈根，莫哈杰拉尼。这是一篇根据知识共享署名许可条款分发的开放获取文章，该许可允许在任何媒体上不受限制地使用、分发和复制，前提是注明原作者和来源。
数据可用性： 用于生成图表、相关数据文件和图表文件的 Matlab 脚本已存放在开放科学框架数据库中，可在 https://osf.io/mr9a3/ 获得。
资金： 这项工作得到了美国国立卫生研究院（RO1GM108021至MFH和FM）和美国国家科学基金会（DMR-2011846至FM）的支持。资助者在研究设计、数据收集和分析、发表决定或手稿准备方面没有任何作用。
竞争利益： 提交人声明不存在相互竞争的利益。
介绍
基本亚基自组装成具有明确结构的较大结构是生物有机体基本功能的基础，其中组装结构的例子包括多蛋白细丝，如微管或肌动蛋白[1，2]，用于囊泡出芽的支架[3-9]，病毒的外壳或“衣壳”[10-16]和细菌微区室[17-22]或其他蛋白质细胞器[23-27]。然而，由于竞争性的热力学和动力学效应（例如[28-47]），要实现目标架构中的高效和高保真组装，需要精确调整亚基相互作用强度和浓度。对这种精度的需求可能会严重限制组装在生物功能或人体工程应用中的使用。生物有机体采用多种生化和物理调节模式来克服这一限制。在本文中，我们研究了一种这样的模式 - 由于生物分子冷凝物的形成或液-液相分离（LLPS）引起的空间异质性如何显着提高自组装的速度和鲁棒性。
虽然膜细胞器在划分真核细胞方面起着重要作用，但现在很明显，冷凝物充当“无膜隔室”，在所有生命王国内空间组织细胞内部（例如[48-69]）。这些区室与多种细胞功能有关，包括转录调节[53，70-73]，神经元突触的形成[74-76]，特定蛋白质和核酸的富集[77-82]，细胞应激反应[83-86]和细胞分裂[79，87].除了凝聚物在正常细胞功能中的作用外，致病病毒在其生命周期的各个阶段产生或利用LLPS[88-93]。与本文最相关的是，许多病毒在称为病毒工厂、复制位点、Negri 小体、包涵体或病毒质的相分离隔室中进行组装和/或基因组包装[88–108]。体外研究表明，病毒核衣壳蛋白和RNA分子经历LLPS（例如[99，106，109-111]），并且LLPS加速核衣壳样颗粒的组装[99]。据推测，病毒利用LLPS来避免宿主免疫反应并协调RNA复制，衣壳蛋白翻译，组装和基因组包装等事件。然而，这些事件背后的机制知之甚少。
除病毒外，与LLPS偶联的其他生物自组装的例子包括形成网格蛋白笼以介导内吞作用[112];神经元突触处的突触后密度[113]和突触前囊泡释放位点（活动区）[114，115];观察到缩合物可以加速和抑制α-突触核蛋白的聚集[116]，以及多肽凝聚物中的肌动蛋白组装[117]。
多条证据表明，凝聚物的形成是由其成分之间的有利相互作用以及与块外部细胞质或核质的不利相互作用驱动的。尽管凝结可能由不同的非平衡效应驱动、不稳定或调节（例如[54， 70-73， 118-121]），但平衡热力学为模拟它们的稳定性提供了一个起点，它们的形成经常被描述为LLPS [48， 49， 52， 52–60， 69， 74， 85， 118–131].此后，我们将使用术语LLPS，请记住，也可能存在非均衡效应。与平衡相共存一致，隔室内部的组成可以与细胞质的组成显着不同。因此，LLPS可以通过集中和共定位优先分配到隔室中的特定亚基物种集来对反应过程提供显着的时空控制。
这些功能可能使LLPS能够严格监管自组装。然而，尽管最近对LLPS进行了激烈的调查，但其与组装的耦合尚未得到充分探索。先前的模拟表明，形成细菌微室内部货物的缩合酶复合物可以促进成核并控制外部蛋白质壳的大小[43，45，132-134]。与我们的工作最密切相关的是参考文献。[116，135-137]最近表明，隔室的存在可以显着加速不可逆的蛋白质聚集成线性原纤维。
在这里，我们研究了LLPS对具有有限尺寸和明确定义架构的目标结构的可逆自限性组装的影响。来自本体溶液的自限性组装受到竞争性热力学和动力学效应的限制——亚基相互作用必须足够强且几何精确以稳定目标结构，但过高的相互作用强度或亚基浓度会导致动力学陷阱（例如[28-47]）。避免这种动力学陷阱会对散装溶液的组装施加“速度限制”[41，42，138]。
使用装配的主方程描述，我们表明这些热力学和动力学约束可以同时通过相分离室引起的空间异质性来满足。我们发现LLPS可以显着加速组装成核，与以前对不可逆组装的研究一致[116，135-137]，但也会引起动力学陷阱，在某些参数状态下减慢组装。然而，至关重要的是，通过仅在空间局部区域内增强成核，LLPS显着扩大了亚基浓度和相互作用强度的范围，从而避免了这种动力学陷阱，从而提高了组装稳健性。这种效应可以将生产组装到有序目标结构中的最大速率提高几个数量级。组装加速的程度和鲁棒性增强是关键控制参数的非单调函数：隔室尺寸以及隔室和体细胞质之间亚基的分配系数。我们提出了简单的规模估计，捕捉了LLPS对组装的影响，并揭示了实现监管的潜在机制。例如，散装解决方案充当“缓冲区”，稳定地向隔间供应游离子单元，以便在没有动力陷阱的情况下实现快速组装。虽然我们特别关注导致有限尺寸结构的自限量装配过程，但我们模型是通用的，许多结果也适用于无限装配或结晶。
方法
型
我们开发了一个最小模型来描述在一个或多个液滴与不同成分的背景溶液共存的情况下的组装（图1）。我们受到病毒组装等过程的激励，其中病毒蛋白，核酸和其他病毒成分以及可能的一些宿主蛋白相分离以在细胞质内形成液体区室。对于这项初步研究，我们只考虑一种组装物种，即组装亚基占隔室质量的一小部分，因此隔室的大小和组成可以被视为与亚基浓度无关。
缩略图 下载：
.PPT幻灯片
.PNG大图
.TIFF原始图像
图1. 模型示意图。
亚基在体和相分离室（灰色球体）之间交换，平衡浓度由 .组装可以发生在系统中的任何位置，但当 Kc>1由于局部亚基浓度增强。体积 VBG和隔间 Vc由 V 相关r = Vc/VBG.
https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1010652.g001
我们考虑一个亚基系统，它们形成具有最佳尺寸N的自限性组件。亚基浸入处于相共存状态的多组分溶剂中，化学计量使得存在一个或多个富含一种（或多种）溶剂物种的小隔室与富含其他物种的更大背景共存。虽然我们认为蛋白质亚基正在组装，但溶剂可能由蛋白质、核酸或其他大分子组成。区别在于“亚基”形成有序的（对）晶体结构，例如衣壳，而初级隔室成分保持无定形并且（对于我们考虑的制度）在液相中。
我们的模型可以被视为由与LLPS耦合的生物组装驱动的最小起点。例如，在为轮状病毒组装提出的模型中，两种非结构轮状病毒蛋白（NSP2和NSP5）经历LLPS以形成病毒质。衣壳蛋白（VP2和VP6）由于与NSP2和NSP5的弱多价相互作用而有利地分配到病毒质中[94，98，104，107]。 在这里，NSP2和NSP5对应于一级区室成分，衣壳蛋白（VP2和VP6）对应于组装亚基。我们注意到轮状病毒基因组RNA也通过RNA结合蛋白和NSP2 / 5之间的相互作用被驱动到病毒质中，但我们在这项工作中没有明确考虑围绕RNA组装以简化模型。我们假设上述隔室中组装亚基的浓度低，这与病毒质中VP2/6的浓度与NSP2/5的浓度一致[94，98，104，107]。
亚基进入隔室阶段的驱动力表征为分配系数Kc，在平衡时满足
(1)
与和亚基浓度在隔室和背景。分配系数与溶剂化自由能g的变化有关c对于从背景过渡到隔间的亚基，如 β = 1/kBT 与 kBT 热能。应用标准稀溶液热力学将导致亚基溶剂化自由能差的形式（参见Weber等人[120]）gc∝ ns（δχ）（Δ φ），其中 Δφ 是背景和隔室之间溶剂组成的差异，Δ χ 是背景和隔室之间亚基上相互作用位点的相互作用强度差异（由 Floryχ 参数化），ns是每个亚单位的相互作用位点数。关键的一点是，即使对于相对较弱的相互作用，具有n的多价亚基s? 10 的分配系数可以大到 Kc～ 104? 105，虽然 Kc～ 100 可能是典型值 [54]。
我们将隔间和背景的体积表示为 Vc和 VBG，与系统总体积 V 相关托特 = Vc + VBG.我们将根据隔间尺寸比V来呈现结果 r≡ Vc/VBG.在大多数生物系统或体外实验中，与背景相比，隔室体积会很小，Vr? 1.对于这项工作，我们假设固定的总亚基浓度ρT.为简单起见，我们通常会考虑单个隔室，但我们也讨论多个隔室的情况，这可能是由于微相分离或相分离停滞引起的。
典型和最小隔间尺寸
让我们考虑半径为 R 的真核细胞中的单个隔室细胞= 10 μm。在我们的默认隔间容积比 V 下r= 10?3，隔间半径为 Rc= 1 μm。假设一个典型的蛋白质亚基质量为30 kDa，体积约为50 nm3，需要亚基的体积分数 ≤0.01 导致隔室 N 中的蛋白质总数c? 106，与 100-1000 个子单位的典型装配尺寸相比，它很大，并且足够大，可以忽略有限数波动，至少可以忽略到第一近似值。按照这些思路，将“最小”隔间大小定义为包含 N 的最小隔间最小～ 1000 个亚基得到 R最小≈0.1微米。由于子单位数为 ∝ N 的隔间半径刻度(1/3)，这些估计值对程序集大小不敏感。
衣壳组装动力学的主方程模型
为了模拟组装动力学，我们调整了最初由Zlotnick及其同事[28，29，139]开发并由其他人[138，140]使用的速率方程描述，以描述2D聚合物（衣壳）在散装溶液中的自组装。表示在任一相中具有n个亚基的中间体的浓度，如α = dom，bg，中间浓度的时间演变由下式给出：
(2)
具有给定的相之间的扩散交换（请参阅S1文本和参考文献中的A节。[135， 137])
(3)
和 fn和 bn作为尺寸为N的中间体的缔合和解离速率常数。我们将初始条件设置为 、 和 。
基于以前的工作，我们做了几个假设来简化模型（例如[28，29，39，41，138-140]）。首先，我们假设每个大小 n 只有一个“平均”中间结构。其次，我们假设只有单个亚基可以与中间体结合或解离。这一假设是基于这样一个事实，即基于粒子的计算机模拟表明，在生产性组装反应的典型稀释条件下，大多数组装事件涉及单个亚基的结合[138]，并且扩展方程（2）以允许高阶低聚物的结合不会定性地改变结果（参见参考文献[138]).第三，我们假设结构域组成与亚基浓度和组装无关。同样，我们假设扩散系数与亚基浓度无关。这些简化是基于隔室中亚基浓度低的假设，并且其他区室成分是大分子，通常具有与亚基相同或更大的分子量。为了关注竞争反应对组装的影响，我们也忽略了扩散系数对中间尺寸或g的可能依赖性c，在参考文献中考虑。[136， 137] 分别。该模型可以很容易地扩展以解释这些影响。
最重要的简化是，我们忽略了畸形（非途径）结构的可能性。虽然这在生产组装条件下是一个很好的假设，特别是当亚基-亚基相互作用具有高取向特异性时，畸形结构会导致高浓度或结合亲和力的动力学陷阱[32-34，36-42，141-143]。这种效应将在未来的工作中通过执行基于粒子的模拟来考虑，我们将在结论部分讨论其含义。
为了完成主方程描述，我们必须指定中间体之间的转换速率。我们考虑了两种模型，它们考虑了速率对部分衣壳大小的不同依赖性[138]。
成核和生长模型（NG）。
我们从一个简单的通用模型开始，用于有核自组装过程，称为“成核和生长（NG）模型”[138]。这可以描述具有成核的线性组装（例如螺旋病毒衣壳的组装或肌动蛋白丝的平衡组装），或具有初始成核步骤的多面体壳组装，然后沿着单个生长前沿组装，直到壳自身关闭[29，138，140]（见图2A）。
缩略图 下载：
.PPT幻灯片
.PNG大图
.TIFF原始图像
图2. 两个装配路径模型的示意图。
（A）成核和生长（NG）组装途径，方程（4）。每个尺寸 n 都有一个平均中间体。亚基（示意图中的衣壳蛋白二聚体）与中间体缔合或解离，缔合速率f和解离率：b纽克迷你电脑 > fρ1低于临界核大小（n纽克迷你电脑，示意图中二聚体的三聚体），b艺龙 < fρ1伸长期间，和 bN < b艺龙用于将亚基与完整的衣壳解离。费率 f 和 b我与i∈{nuc，elong，N}与亚基结合自由能g有关我按详细余额为 V0b我 = F exp（βg我） 与 v0标准状态卷和 |G纽克迷你电脑|< |G艺龙|< |GN|考虑到随着中间尺寸的增长，每个亚基的触点数量增加。（B）经典成核理论（CNT）组装途径。衣壳中间体表示为连续弹性部分球壳，总结合自由能由方程（5）和（6）给出。
https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1010652.g002
我们考虑一个总浓度ρT在时间 t = 0 开始组装。我们假设隔间和背景中的速率常数相同，因此我们通过省略本小节中的相位规范来简化表示。我们的反应如下：
(4)
其中 b我是解离速率常数（i = {nuc， elong， N}），它与远期速率常数有关，详细平衡为 v0b我 = F exp（βg我），与 g我亚基结合到部分衣壳和V时相互作用自由能的变化0标准状态卷。成核相和伸长相的区别在于成核相中的缔合具有不利的自由能变化，g纽克迷你电脑? kBT ln（ρ1v0） > 0，而伸长阶段的缔合有利，g艺龙? kBT ln（ρ1v0） < 0.目前，我们假设有一个临界原子核大小n纽克迷你电脑.
对于本文中的大多数结果，我们将设置 g纽克迷你电脑= ?4kBT 和 g艺龙= ?17kBT 和 gN= 2克艺龙.g的小值纽克迷你电脑相对于 G艺龙解释了前几个亚基比较大中间体中的亚基产生更少和/或更不利的接触，从而产生成核屏障，而g的大值N考虑到在许多装配几何体中，最后一个子单元在关联时产生最多的接触。我们选择了 g 的值纽克迷你电脑和 g艺龙与估计的病毒衣壳组装的结合亲和力值大致一致[28， 30， 31， 144]，但对于给定组装制度内的其他亲和力值，结果没有定性变化。
经典成核理论模型（CNT）。
为了检验我们的结论是否定性地依赖于模型几何形状，我们还考虑了基于Zandi等人提出的二十面体衣壳的“经典成核理论（CNT）”模型的跃迁率[145]。在此模型中，装配中间体表示为缺少球形帽的部分球体。使用图2B所示的参数化，衣壳总大小为N = 4πR2/一个0与 R 衣壳半径和0亚基面积和中间尺寸由 n = N（1 ? cos θ）/2 给出。沿缺失帽周边的亚基比壳内部的亚基具有更少的相互作用，导致线张力σ，并且具有n个亚基的中间体的总结合自由能为
(5)
缺失的球形帽的周长由下式给出
(6)
与 G子完整衣壳中每个亚基的结合自由能和L0子单位的直径。按照之前的工作[138，145]，我们将线张力设置为σ = ?g子/2升0，因此添加到衣壳周长的亚基平均满足其接触的一半。我们假设正向速率常数与周长子单位的数量成正比，fn = f0ln/l0，带 f0单个结合位点的关联速率常数，我们设置 和 .
CNT和NG模型之间的主要区别在于临界核大小对溶液条件的依赖性。对于NG模型，临界核大小n纽克迷你电脑是常数，前提是 exp（g纽克迷你电脑/kBT） < ρ1v0< exp（g艺龙/kB对于CNT模型，临界核大小随亚基浓度和相互作用强度而变化，由最大值（k）给出。BT log（ρ1v0)n + Gn或 [145]
(7)
Γ = [g子? ln（ρ1v0)]/σl1.因此，在CNT模型的组装过程中，随着亚基的耗尽，临界核尺寸随着时间的推移而不断变化，而直到NG组装过程的后期阶段，临界核尺寸是恒定的。
结果和讨论
LLPS对自组装均衡的影响
我们首先计算自组装结构的平衡产率如何取决于亚基浓度和相互作用强度，以及亚基划分到隔室中的两个关键控制参数：分配系数Kc和隔间尺寸比Vr.
在平衡时，隔室和背景中的亚基浓度通过K相互关联c，并至总亚基浓度ρT通过大规模保护，给予
(8)
跟
(9)
平衡装配产量。
我们现在计算隔室对组装产量的影响，使用合理的近似值，即中间体在自限性组装的平衡处浓度非常低[41，146]。因此，我们考虑一个双态系统，只有自由子单位的有限浓度和N的完整组装。然后质量守恒给出
(10)
其中 和 是隔间和背景中组件的浓度。在平衡时，这些与质量作用定律中的自由亚基浓度有关[41，147]
(11)
带 α = DOM、BG 和 G子作为完整组件中的每个亚基相互作用能量（我们假设在隔室和背景中是相同的）。方程（10）和（11）可以很容易地用数字求解。但是，我们可以通过遵循先前对齐次组装的分析 [41， 148] 并将组件中子单位的比例写为
(12)
这简化了
(13)
(14)
在大最优装配尺寸 N ? 1 的极限中，方程 （13） 满足以下渐近极限：
(15)
与ρ网信办临界装配浓度 （CAC） 由下式给出（假设 ，因此所有装配都发生在隔间中）
(16)
跟
(17)
作为系统中的CAC，不与LLPS耦合（即Vr= 0 或 Kc= 1）。在所有后续表达式中，我们将写入无 LLPS 或 K 的限制c→ 1，上标为“0”。方程 （16） 中的最后一个表达式假定 Vr? 1 并表明 LLPS 将 CAC 降低了 K 倍cK伊芙.然后使用方程（8），我们得到一个简单的结果，即当总亚基浓度ρT超过隔间内的本地 CAC。
为了获得进一步的见解，我们注意到 KcK伊芙≈ （Vr+ 1/Kc)?1，给出渐近极限
(18)
并且当Kc? Vr.
对装配的选择性和空间控制。
我们可以从方程（16）中得出两个重要的结论。首先，隔间的存在允许在没有散装组装的条件下进行组装（图3）。其次，总亚基浓度范围∝KcK伊芙仅在隔间中进行装配，从而允许对装配进行空间控制。作为LLPS在空间上控制组装程度的衡量标准，我们将选择性定义为。平衡选择性由下式给出
(19)
因此，我们看到，由于组装衣壳的高价性质，即使是非常小的分配系数也会导致强大的平衡选择性。特别是，组装的衣壳与隔室成分有 ～N 个相互作用，但只有三个平移自由度通过划分到隔室体积中来抑制。然而，如果组装的衣壳和大型中间体不能在隔室和背景之间快速交换[137]，则有限时间的选择性可能受到动力学控制。
缩略图 下载：
.PPT幻灯片
.PNG大图
.TIFF原始图像
图3. LLPS对自组装的平衡和有限时间产量的影响。
（A）热图显示了衣壳中亚基的质量分数（xN） 作为隔间分配系数 （Kc）和总亚基浓度（ρT） 根据具有成核和生长 （NG） 模型（方程 （2））的速率方程计算，有限时间为 1 天。线显示：平衡临界组件浓度（ρ网信办，等式 （16），白色“?”符号），预测阈值参数值，低于该值的中位数装配时间尺度 τ1/2超过 1 天 （ρ纽克迷你电脑，等式（29），红色符号），以及与最小组装时间尺度相对应的预测点轨迹，超过该轨迹，单体饥饿开始出现（ρ，等式（32），黑色“°”符号）。（B） 完整衣壳的质量分数 x*N作为无LLPS的总亚基浓度的函数（Kc= 1）。该线显示均衡结果（方程 （13）），符号显示将速率方程数值积分为 1 天的结果 （～9 × 104秒，红色符号）和 t = 107秒（蓝色符号）。虚线显示 ρ网信办， ρ纽克迷你电脑和 ρ。（C） 与（B）相同，但在LLPS存在的情况下，与K*c= 36。（A-C）中的其他参数是临界核大小n纽克迷你电脑= 3，最佳大小N = 120，亚基结合亲和力g纽克迷你电脑= ?4kBT， g艺龙= ?17kBT 和隔室容积比 Vr= 10?3.
https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1010652.g003
LLPS对自组装动力学的影响
主方程结果
装配动力学和产量。
图3和图4显示了LLPS对组装动力学的影响，通过完整衣壳中亚基的比例（xN），通过对主方程（方程 2）与 NG 模型（方程 4）进行数值积分获得。图 4A 显示 xN作为几个初始亚基浓度的时间函数ρT在没有LLPS的情况下。有一个初始滞后期阶段，在此期间，中间种群建立到准稳态，然后快速出现完整的衣壳，然后随着自由亚基的耗尽而最终饱和。滞后阶段的持续时间减少为 1/ρT.
thumbnail 下载：
.PPT幻灯片
.PNG大图
.TIFF原始图像
图4. 装配动力学对有和没有LLPS的NG模型参数值的依赖性。
（A）完整衣壳中亚基分数的时间演变 xN对于总亚基浓度ρ的指示值T根据主方程计算，没有LLPS。（B）x的时间演化N对于指示值 Kc，对于固定 ρT= 0.2μM 和隔间比 Vr= 0.001。虚线表示对应于图1B和3C中红色符号的3天的时间刻度。（A） 和 （B） 的其他参数值是最佳装配尺寸 N = 120，临界核尺寸 n纽克迷你电脑= 3， g纽克迷你电脑= ?4kBT， g艺龙= ?17kBT.
https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1010652.g004
重要的是，衣壳的产生速率相对于ρT—在所示最高浓度（ρT= 4M），通过衣壳完成组装前自由亚基耗尽引起的单体饥饿动力学陷阱。这些结果将在没有LLPS和Refs的程序集时间表部分中进一步讨论。[41，138]。这种动力学捕获效应是导致x值低的原因N在高浓度下获得有限时间的结果，如图3所示。
图4B和3A显示了LLPS如何改变装配动力学。最低浓度如图4A所示（ρT= 0.2 μM）， xN显示为增加分配系数 K 值的时间函数c.我们看到产量和组装速率急剧增加，滞后阶段的持续时间减少，衣壳产生的最大速率（对应于成核速率）随着K的增加而增加c.为了给出更全面的图片，图 3A 显示了 xN作为两个 K 的函数c和 ρT.我们看到组装发生在较低的浓度下，如Kc增加，并且LLPS增加了生产性组装发生的浓度范围，特别是对于Kc之。同样，图 3B 和 3C 分别显示 xN作为1天时测量的浓度的函数，107秒，和平衡。无论有没有LLPS，由于小浓度下的成核屏障和高浓度的动力学陷阱，一天的生产性组装发生在比平衡预测的更窄的浓度范围内。即使在极长时间内，由于高浓度的动力学陷阱，结果也没有达到完全平衡。然而，LLPS大大拓宽了浓度范围，导致在所有时间尺度上进行生产性组装。图3A中的实线以及图3B和3C中的虚线表示CAC（ρ网信办，等式（16）），以及低于/高于阈值浓度的缩放估计值，生产性组装分别受到大型成核屏障或动力学陷阱的阻碍（参见没有LLPS的组装时间表部分）。请注意，除了使装配更加稳健之外，LLPS还增加了在有限时间内可实现的最大产量。这种增加是因为由于局部浓度高，成核和伸长率都可以在液滴内局部增加，同时避免自由亚基消耗。
LLPS避免动力陷阱的能力之所以出现，是因为对于Vr? 1，背景就像一个缓冲器，即使成核速率很大，也能稳定地向隔室提供自由亚基。作为这种行为的度量，图5显示了背景中由总浓度归一化的亚基浓度，作为最大衣壳形成速率（在滞后阶段结束后不久，在发生显着的自由亚基消耗之前）的函数。在这里，我们在对应于最大速率的时间点进行了测量。显示了与图4相同参数的LLPS组装的结果，其增加速率对应于K值的增加c.对于没有LLPS的情况，我们通过增加亚基-亚基亲和力来实现更快的速率，从（g纽克迷你电脑， g艺龙） = （?4， ?17）kBT 至 （g纽克迷你电脑， g艺龙） = （?6， ?25.5）kBT.我们增加了亲和力而不是总浓度（就像我们对其他结果所做的那样），以简化两种情况之间的比较。结果止步于g纽克迷你电脑= ?6kBT是因为更强的亲和力导致低产量和由于单体饥饿陷阱而导致速率降低。
thumbnail 下载：
.PPT幻灯片
.PNG大图
.TIFF原始图像
图5. 背景充当LLPS主导组装的自由亚基的缓冲区。
该图显示了背景中亚基的浓度，作为使用 LLPS（黑色“°”符号）和不带 LLPS（红色符号）组装的最大衣壳形成率（在给定参数值集下随时间最大化）的函数。对于LLPS情况，参数对应于图4中的参数，增加速率对应于Kc∈ [1， 30]。对于没有LLPS的情况，参数是相同的，除了Kc= 1，并且通过根据SG缩放亚基-亚基亲和力来实现增加速率纽克迷你电脑和SG艺龙与 s ∈ [1， 1.5]。结果停留在s = 1.5，因为更强的亲和力会导致动力学陷阱，因此产量低下，最大速率降低。
https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1010652.g005
我们看到，使用LLPS时，亚基浓度保持在ρ附近T即使对于极高的组装率，而亚基在没有LLPS的情况下也会迅速耗尽。用于更高的亚基亲和力 |G纽克迷你电脑|> 6千米BT消耗如此之快，以至于单体饥饿陷阱开始出现。请注意，在我们的主方程描述中，亚基最终将耗尽为 xN→ 1 即使使用 LLPS，但实际上排除的体积效应（在我们的模型中被忽略）会抑制在此之前的组装速率，除非将完整的衣壳从隔室中排出。
选择性。
图6显示了选择性（x塞莱克） 根据主方程解和平衡结果（方程 （19）） 作为 K 的函数测量c对于目标衣壳大小 N 的几个值。我们看到，有限时间选择性值与平衡结果非常接近，即使是极小的分配系数也足以驱动大N在隔室中的高度选择性组装。
thumbnail 下载：
.PPT幻灯片
.PNG大图
.TIFF原始图像
图6. 选择性与隔室分配系数和衣壳大小的函数关系。
符号表示有限时间选择性，由主方程计算为 K 的函数c一天内最佳装配尺寸 N 的三个指示值。这些线显示了平衡选择性（方程（19））。其他参数为车厢容积比Vr= 0.001， g纽克迷你电脑= ?4kBT， g艺龙= ?17kBT 和 ρT= 0.2μM.
https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1010652.g006
LLPS对装配时间尺度影响的缩放估计
为了深入了解LLPS如何影响组装，在本节中，我们对与方程（4）的成核和生长机制相关的时间尺度进行了简单的缩放估计。我们密切关注参考文献。[138，149]，但我们扩展了分析以包括隔间的影响。尽管我们引入了许多简化，但在下一节中，我们将展示，当通过数值求解主方程模型来放松这些简化时，生成的缩放估计值提供了良好的近似值。
没有LLPS的组装时间表。
让我们首先总结一下 Ref [138] 在没有 LLPS 的情况下对组装时间尺度的分析。如上所述，我们考虑一个总浓度为ρT形成具有最佳尺寸N亚基的组件，我们将组装过程分为“成核”和“伸长”阶段。为简单起见，我们假设关联速率常数 f 与中间大小无关（除非另有说明），因此与每个中间体的关联速率为 fρ 1.
我们现在将单个组合形成所需的时间写为 τ = τ 纽克迷你电脑 + τ艺龙与τ纽克迷你电脑和 τ艺龙分别是成核和伸长的平均时间。
伸长时间尺度一般可以估计为[138，146]
(20)
我们假设 N ? n 的地方纽克迷你电脑这样 N ? n纽克迷你电脑≈·分子中的因子表示伸长时间尺度随着最佳装配尺寸（即α> 0）而增加，因为必须进行独立的亚基添加。指数α的值将取决于维度、骨料几何形状和中间体的相对稳定性等因素，但我们预计 1/2 ≤α≤ 2。对于伸长阶段的强正向偏置组件，NG 模型 为 α = 1，CNT 模型为 α = 1/2（参见 [138] 和 S1 文本中的 B 节）。除非另有说明，否则对于本文其余部分的缩放估计值，我们将 α = 1 设置为，但结果很容易扩展到其他指数值。
反应开始时的平均成核时间可以从偏向于拆卸的随机游走的统计数据中估计出来[29，138]，并且可以近似写为
(21)
其中，结构的相互作用自由能刚好低于临界核尺寸。方程（21）的形式可以通过注意预临界核以浓度存在，亚基与预临界核相关的速率为fρT.请注意，n 的特殊情况纽克迷你电脑= 2 对应于没有成核势垒（因为必须两个亚基关联才能开始组装），在这种情况下和 .我们在S1文本的D节中考虑这种情况。
虽然方程21给出了初始成核速率，但由于亚基耗竭，成核速率随着时间的推移而降低，并且随着完整衣壳的浓度接近其平衡值而逐渐接近零。因此，我们估计中位数装配时间τ1/2（反应完成50%的时间）通过将系统视为具有n纽克迷你电脑-th 阶动力学，产生 [138]
(22)
与 和 xN作为完全衣壳中亚基的平衡分数。N的因子?1在方程 22 中，解释了 N 个亚基被每个组装的衣壳耗尽的事实。
类似于结晶或相分离，存在一系列亚基浓度和相互作用强度，其未组装状态是亚稳态;即，系统超出CAC，因此组装在热力学上是有利的，但成核时间尺度超过了实验相关的时间尺度。这种制度的边界可以通过反演方程（22）来估计。将“相关”观测时间尺度表示为 τ观察系统，我们可以估计阈值亚基浓度，低于该亚基浓度将不会观察到成核
(23)
当伸长率与成核相比较快时，表达式方程 S5（在 S1 文本的 B 部分中）和方程 22 分别预测滞后阶段的持续时间和中位数组装时间。然而，当成核和伸长时间尺度变得可比时，这些关系开始超过亚基浓度或亚基-亚基结合亲和力的阈值。在进一步增加这些参数时，成核变得足够快，以至于在大多数结构的伸长完成之前，很大一部分单体被耗尽。随后进化成完整的组合需要不同中间体之间交换亚基（奥斯特瓦尔德成熟），这是一个激活的过程，因此与组装时间尺度相比缓慢。我们将这种情况描述为单体饥饿动力学陷阱。阈值亚基浓度ρ和系统开始进入陷阱的相互作用能可以通过中值组装时间和伸长时间相等的参数值轨迹来估计，即τ*1/2(ρ） = τ*艺龙(ρ）：*
(24)
和相应的装配时间表
(25)
请注意，这对应于近似的最小时间尺度或最大组装速率（在所有亚基浓度上），因为两者τ1/2和 τ艺龙在动力学捕获开始之前随亚基浓度单调降低。
与LLPS的组装时间表。
我们现在扩展缩放分析以考虑隔间的存在。基于S1文本中A节的结论，即背景和隔室之间的亚基交换通常比组装速率快得多，我们将对隔室和后圆中亚基浓度之间的关系进行准平衡近似：和。
如前所述，对于不可逆聚集[120]，隔室可以通过局部浓缩亚基来显着放大成核速率。总初始成核速率（在组装过程开始时的隔室和背景中）由下式给出
(26)
在没有隔室的情况下的成核率，以及 s纽克迷你电脑初始成核速率的加速因子。方程（26）表明，对于成核将只发生在隔室中，并且成核加速因子简化为。
为了估计最大化初始成核速率的参数，我们相对于V优化方程（26）r获得并因此获得的最大成核加速度：
(27)
正如LLPS对自组装平衡的影响一节中的平衡分析一样，在最佳条件下，成核几乎就像总亚基密度被分配系数K放大一样。c.
LLPS对最大组装速率和动力学陷阱的影响
我们现在通过评估伸长率和中值装配时间尺度对相分离参数的依赖性来评估隔室对系统经历单体饥饿动力学陷阱倾向的影响。
中值组装时间尺度可以通过上面使用的相同分析来计算成核时间，从而得出
(28)
同样，在相关时间尺度上不会发生成核的阈值浓度为
(29)
由等式（23）给出。
隔室内伸长时间，τ伊隆，D或背景 τ艺龙，B由 S5 文本 B 节中的等式 S1 给出，具有适当的局部浓度或 。为了估计动力学陷阱的开始，我们必须考虑由两个反应通道（在隔室或背景中）形成的衣壳数量，因此我们计算平均伸长时间，该时间由形成隔室或背景的组件的相对数量加权
(30)
在强正向伸长率的极限下，因此所有成核都发生在隔室中，伸长时间尺度约为
(31)
如没有LLPS的装配时间尺度一节所述，当成核和伸长时间尺度相等时，会发生最小装配时间尺度τ艺龙(Kc， Vr， ρ） = τ*1/2(Kc， Vr， ρ）;单体饥饿动力学陷阱开始于此点之外。使用等式 （26）、（28） 和 （31） 可得到*
(32)
最后，我们可以通过将方程（7）替换为n来近似地将本节的缩放估计扩展到CNT模型纽克迷你电脑.
方程（32）表明，优先分配到隔室中的一个关键特征是系统能够缓冲自身免受单体饥饿动力学陷阱的影响，同时保持隔室中的快速局部组装，如图5所示。我们可以通过以下几种方式进一步评估此功能。
图7A和7B将方程（28）和（30）与从速率方程计算的中值装配和伸长时间作为ρ的函数进行比较T和 Kc分别。我们看到，在成核和伸长时间尺度变得可比之前，缩放估计值和数值结果非常一致;阈值浓度ρ（等式（32））和分配系数（S8文本C节中的方程S1）分别在图7A和7B中显示为垂直虚线。图7C和7D显示了根据速率方程计算的中值装配时间作为ρ的函数*T和 Kc和 Vr分别，由方程 （32） 预测的导致最小装配的参数值轨迹显示为白色 ° 符号。图8显示了CNT模型的类似结果。预测紧密跟踪数值结果中观察到的最小装配时间尺度。低于此阈值，中位数装配时间由方程（28）密切预测，装配时间刻度根据s纽克迷你电脑在等式（26）中。超过此阈值，由于过快的成核，数值计算的组装时间尺度迅速增加，从而开始单体饥饿陷阱。我们还在这些地块上显示了CAC和在1天的观察时间内实现组装的阈值。请注意，在给定值 Vr，有 K 的最优值c（估计如下），最大限度地提高了装配对浓度变化的鲁棒性。相反，鲁棒性随着V的减小而单调增加r.
thumbnail 下载：
.PPT幻灯片
.PNG大图
.TIFF原始图像
图 7. LLPS对NG模型组装时间尺度和单体饥饿动力学陷阱的影响。
（A） 中值装配时间 τ1/2以及根据主方程（方程（2））和中位数组装时间（方程（22））和伸长时间（S5文本B节中的方程S1）作为亚基浓度的函数以数字计算的滞后时间，没有LLPS。垂直虚线表示与单体饥饿动力学陷阱（ρ，方程（32））开始相对应的浓度的缩放理论预测。（B） 相同数量，显示为浓度 ρ 的分配系数的函数*T= 0.7μM.垂直虚线表示分区系数最优值的估计值，（S8文本C节中的公式S1）隔间比为Vr= 10?3（A）和（B）。（中、丁）速率方程模型预测的装配时间中位数与亚基浓度和（C）随V变化的隔室分配系数的函数关系r= 10?3或 （D） 变化的 Vr与 Kc= 10。白线和“°”符号对应于对应于最小组装时间尺度（方程（32））的亚基浓度和分配系数之间关系的理论预测，超过该时间尺度，单体饥饿动力学陷阱开始设置。黑线和“x”符号对应于亚基浓度与K之间的关系c值（方程（29）），低于该值将无法在实验相关的观察时间尺度τ上观察到成核观察系统= 1 天。黑线和“?”符号表示浓度，Kc对应于 CAC 的值（等式 （16））。其他参数为 N = 120， n纽克迷你电脑= 3， g艺龙= ?17kBT 和 g纽克迷你电脑= ?4kBT.
https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1010652.g007
thumbnail 下载：
.PPT幻灯片
.PNG大图
.TIFF原始图像
图8. LLPS对CNT模型装配时间尺度和单体饥饿动力学陷阱的影响.
（A） 中值装配时间 τ1/2以及根据主方程（方程（2））和中位数组装时间（方程（22））和伸长时间（S5文本B节中的方程S1）作为亚基浓度的函数以数字计算的滞后时间，没有LLPS。垂直虚线表示对应于单体饥饿动力学陷阱开始的浓度（ρ，方程（32））。（B） 相同数量，显示为浓度 ρ 的分配系数的函数*T= 0.6μM.垂直虚线显示分区系数最优值的估计值（S8文本C节中的Eq.S1）。参数值为 N = 120， g子= ?17kBT 和 Vr= 10?3.
https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1010652.g008
最大组装加速比取决于体积比、临界核尺寸和亚基浓度。
鉴于隔间既移动又扩大了可以进行生产装配的参数值范围，因此确定LLPS对装配时间影响最大的参数是有意义的。为此，我们将组装“加速”定义为LLPS相对于批量解决方案的中位数组装时间减少的因素：s有限合伙企业(Kc， Vr） ≡ τ0/τ（Kc， Vr).回想一下，当伸长率和成核时间相等时，最小组装时间尺度发生在ρ处，然后我们可以最大化相对于分配系数的加速比，以获得（S1文本中的C部分）*)
(33)
因此，为了获得最佳的隔室分配系数，可以加快装配速度（即τ1/2对于小 V 减少几个数量级r.加速程度随时间增加：减小 Vr，增加临界核大小，降低总亚基浓度。这些趋势可以理解如下。递减 Vr意味着亚基在隔室内不会很快耗尽，因此允许更大的K值c并且隔室内亚基的局部浓度相应更高，而不会足够快地耗尽亚基以引起过度成核和单体饥饿。较大的临界核尺寸在成核和生长时间尺度之间提供了更大的分离，从而使亚基进一步集中在隔室中而不会过度成核。对浓度的依赖性降低是因为随着系统的接近，没有LLPS的组装时间尺度会减少，因此在过度成核开始之前可能的加速程度也会减少。然而，在图8中请注意，由于隔室允许的成核和生长时间尺度的额外调节，LLPS存在下的最大最佳浓度超过了内在值。另请注意，即使在单体匮乏开始出现后，LLPS也能提供加速。
图 9 将加速的缩放估计值（参见 S9 文本中 C 节中的公式 S1）与根据速率方程以数值计算的值进行比较。对于数值，我们计算固定ρT和相互作用参数，在没有LLPS的情况下对速率方程进行数值积分，然后在K上执行数值最小化c获得关于 Kc对于相同的ρT和交互参数。然后加速比由 给出。我们将加速比呈现为在没有LLPS的情况下由最优值归一化的浓度的函数，以便结果可以在同一图上显示。如图9A所示，缩放估计值与数值结果非常匹配，直到ρT超过ρ的最大值，此时单体开始匮乏。CNT模型的结果是通过将方程（7）代入方程来获得的。中七至中九。该协议是合理的，但不如NG估计的那么接近，因为方程（7）是基于在没有LLPS的情况下的关键核心大小。如上所述，我们看到LLPS即使在单体饥饿状态下也继续加快组装时间。*
thumbnail 下载：
.PPT幻灯片
.PNG大图
.TIFF原始图像
图 9. LLPS提供的最大加速比考虑了动力学捕获。
（A）在隔室分配系数上优化的装配加速比，表示为亚基浓度ρ的函数T对于固定 Vr= 10?3.显示了临界核大小为 n 的 NG 模型的结果纽克迷你电脑= 3 和 n纽克迷你电脑= 5，以及 CNT 模型。符号显示从主方程获得的结果，τ最小通过数值最小化τ计算1/2关于 Kc.这些行显示了 S9 文本中 C 部分中的近似估计方程 S1。在没有LLPS的情况下，亚基浓度按最佳浓度缩放，因此结果在单个图上可见。这些参数的最佳浓度为，NG模型和CNT模型的mM。（B） 在 K 上优化的装配加速比c作为 V 的函数r对于固定亚基浓度ρT/ρ = 0.15。*
https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1010652.g009
图9B显示了加速比作为V的函数r对于固定 ρT.在这里，我们看到缩放估计值和数值结果之间具有良好的一致性，除了数值加速比在小V处减小r对于 n纽克迷你电脑= 5。这是因为在此制度中，最小装配时间尺度已降至扩散限制时间尺度（S4文本A节中的等式S1）以下，这未计入缩放估计。
最大限度地提高装配稳健性。
请注意，随着亚基浓度的增加而降低（参见S7文本C节中的公式S1）。对于大亚基浓度（即），组装主要发生在隔室中的假设被打破，我们必须考虑s的完整形式纽克迷你电脑 (等式（26））。如果我们将其代入方程 （32） 的表达式中，我们会看到 ρ 中有一个最大值*
(34)
这导致
(35)
最后，使用方程 16 表明，装配有利的亚基浓度范围随着
(36)
对于小 Vr，该范围的宽度，因此组装对亚基浓度或亚基-亚基结合亲和力变化的鲁棒性增加了几个数量级（图7D）。
或者，我们可以通过将生产组装区域定义为在实验相关时间尺度（例如 1 天）内发生成核的参数值集来指定鲁棒性，并避免单体饥饿陷阱。为了最大化该范围的宽度，我们定义为分配系数，该分配系数使单体饥饿阈值与成核时间尺度阈值的比率最大化（方程（29））：
结论
总结
众所周知，均相溶液中的高效自组装受限于中等亚基浓度和相互作用强度的狭窄窗口内，这是由于最小化成核时间尺度同时避免动力学陷阱的竞争约束[28-47]。在这里，我们发现，当亚基优先划分为纳米级或微米级时，导致生产组装的参数范围可以扩大一个数量级以上，相应的组装时间尺度可以减少多个数量级。此外，在这个参数范围的一部分，几乎所有的组装都发生在隔间内部，从而允许对组装进行空间控制。这些行为敏感地取决于控制相共存的两个参数：亚基到相分离隔室中的分配系数以及隔室和细胞之间的尺寸比。此外，我们发现LLPS引起的最大加速程度随着：降低区室/细胞大小比或亚基浓度以及增加组装临界核大小而增加。
产生这些效应是因为隔室（或多个隔室）驱动高局部浓度的亚基，从而最小化局部成核时间尺度，但隔室的小尺寸限制了总成核速率（在整个系统体积上的平均值）。实际上，本体外部充当亚基“缓冲器”，在反应早期稳定地向隔室提供亚基，从而抑制单体饥饿动力学陷阱（见图5）。对于小临界核尺寸或非有核反应，该机制对组装对参数值变化的鲁棒性影响最强，对于这些反应，均质系统缺乏成核和生长时间尺度之间的内在差异，因此对亚基消耗最敏感。然而，对于较大的临界原子核尺寸，由于组装时间尺度对局部亚基浓度的高阶依赖性，组装时间尺度的减少最为显着。
相关参数范围
由于这些机制依赖于亚基的定位，LLPS控制组装的能力随着隔室尺寸的减小（相对于总系统尺寸）而增加。为了估计这种效应在生物系统中的相关性，请考虑真核细胞中的典型隔室大小范围从～50nm到10 μm [54，123，124，130]。 对于直径为 1 μ m 的隔间，直径为 20 μm 的隔室，隔室相对于体积的体积比为 Vr～ 10?4.从方程（35）和（36）以及图7中，我们看到导致生产组装的亚基浓度范围可以增加多达两个数量级，组装速率的增加超过五个数量级（S9文本和图1中C节的Eq.S9）。这些增长反映了区室化能够实现快速的局部组装，同时最大限度地减少亚基的全球消耗率。
实验测试
由于我们的模型是通用的，因此此处描述的定量预测和缩放公式可以适用于广泛的实验系统，其中存在相共存并且组件子单元优先划分为一个相。这种相分离的隔室似乎在细胞中无处不在，并且如介绍中所述，不同结构（如网格蛋白笼、肌动蛋白丝和神经元突触）的组装可能发生在区室内。最直接启发这项工作的系统是在病毒感染期间产生的相分离隔室（例如病毒工厂，复制位点，Negri小体，包涵体或病毒质[88-108]），病毒颗粒在其中进行组装。然而，在体外实验中直接测试我们的理论预测可能更容易，因为控制隔室的大小和组成的能力更强[52，54，76，99]。在散装系统中，可以通过改变相分离组分的总密度来控制隔室尺寸，而微流体阵列可以精确控制液滴尺寸和组成。
展望
对于LLPS对组装稳健性的影响的首次研究，我们专注于最小模型。还有许多其他物理成分值得进一步探索。对于导致隔室内高亚基浓度的参数制度，亚基不影响平衡隔室大小和组成的假设将失效。重要的是，这里考虑的速率方程模型和缩放估计没有考虑由畸形组件引起的动力学陷阱，当与不正确几何形状绑定的亚基在被其他亚基（例如 [11， 32， 39， 41， 42， 141， 142， 150， 151 ]).由于结合率随着浓度的增加而增加，我们预计畸形的组件将发生在隔室内的局部浓度阈值以上，从而限制了LLPS提供的最大速度。该阈值浓度随着亚基-亚基相互作用的几何特异性而增加。因此，对于足够具体的相互作用，在考虑畸形结构时，这里描述的结果不会发生质的变化——在单体饥饿动力学陷阱的畸形结构开始之前，将存在很大范围的局部浓度，因此组装速度加快。我们将在未来的工作中探讨畸形组件对LLPS耦合组件的影响。
此外，Schmit和Michaels表明，如果亚基扩散随着亚基隔室吸引力强度的增加而减慢（gc和 Kc在我们的模型中），那么有一个最优的Kc超过此值，组装速度会变慢。我们工作中由竞争性互动产生的结果与这种效应不同。其他需要纳入的重要效应包括：缓慢扩散进出隔室[137]，考虑空间结构和组装的随机性[32，152-155]，非平衡效应，例如新亚基的合成或磷酸化驱动的组装活性变化，多组分组装反应中不同物种的选择性分配，以及隔室模板大小和形状的能力 组件，例如发生在细菌微室中[43， 45， 132， 133]。
最终，了解这些物理机制的不同组合如何使相分离过程能够控制组装的时间，地点和速率，将产生对生物自组装的更完整的理解，并可以推进设计人类工程纳米结构材料的策略。
支持信息
S1 文本 -
跳到无花果共享导航
支持信息：自组装耦合到液-液相分离迈克尔·哈根1,?和法尔扎内·莫哈杰拉尼11布兰迪斯大学马丁·A·费舍尔物理学院，沃尔瑟姆， 马萨诸塞州， 美国（日期：1 年 2023 月 <> 日）S1 文本部分 A：亚基和组件之间的动力学划分隔间和背景在本节中，我们研究亚基和组件之间的动力学划分隔间和背景。我们将看到，在大多数情况下，子单元的分区速率相对于组装时间表，进入隔间将很快，因此在正文中我们将根据亚基比率的准平衡假设制定缩放估计隔室和背景中的浓度。对于单个球形隔室，尺寸中间体的速率n进入隔间由k目录(n)ρBG1，具有扩散限制吸附速率常数k目录(n） = 4πRcDn跟Rc隔间的半径，以及Dn中间体的扩散常数。这由于拥挤和活跃的过程，扩散常数对粒径的依赖性很复杂（例如 [1， 2]）。单个蛋白质的扩散系数通常为～0.1D0跟D0=100μm2/s稀释溶液中的值。为简单起见，我们假设一个形式Dn=r差异D0n?γ（S1）跟r差异细胞中蛋白质单体的扩散系数相对于稀释的比值解决方案和因素nγ给出流体动力学半径随装配体尺寸的缩放，这取决于它的几何形状。在下面的结果中，我们通常会设置r差异= 0.1和γ= 1/2,其中后者是衣壳状组件的缩放。一般来说，结果不会取决于（甚至定量地）在这些值上。但是，如果扩散大的中间体和组装产品在单元内被充分抑制，组件尺寸的分布将低于即使在很长一段时间内也能进行动力学控制。?hagan@brandeis.edu
2最后，为了考虑到停滞或微相分离的可能性，我们可以考虑nc带半径的隔间Rc=34πVcnc1/3.将这些考虑因素放在一起会产生扩散限制速率常数k目录(n） = 4πncRcr差异n?γD0.（S2）为简单起见，我们假设整个背景和隔室的扩散速率是均匀的。在平衡时，亚基吸附到隔室中的通量必须由向外通量，导致解吸速率常数（k解吸)相对于吸附，k目录/k解吸=Kc.因此，如果我们假设一个固定的亚基浓度远从隔间ρBG1，吸附到隔室中的动力学如下dρcnDT≡D多姆n=1Vck目录(n)ρBGn?ρcn/KncdρBGnDT≡DBGn=?VcVBGdρcnDT.（S3）为了感受这些数字，让我们再次考虑一个半径较大的隔间Rc= 1μm 在半径较大的单元格中R细胞= 10μm（所以Vr= 10?3），以及蛋白质的典型扩散系数在细胞质中D= 10μm2/s (r差异= 0.1），这给出了单体的扩散极限速率k目录= 4π×1010纳米3/s= 7.6×1010/M·s.在极限内x塞莱克?1这样基本上所有的组装发生在隔室内，是相当一部分亚基的特征时间尺度到达隔间从方程（S3）给出，作为τ差异～Vc/k目录≈30s.（S4）在我们下面考虑的大多数条件下，这将明显快于特性组装成核时间尺度和扩散时间尺度可以忽略不计。但是，在极强地划分到隔室中的条件，因此局部浓度高和快速成核，单个隔室加速组装的能力将受到以下因素的限制这个扩散时间尺度。但是，允许多个隔间会缩短这个时间尺度。S1 文本 B 部分：伸长时间尺度的缩放估计对于我们关注的模型，线性成核和生长过程f独立于中间尺寸，我们可以通过平均第一代来具体估计伸长时间尺度具有反射边界条件的偏置随机游走的时间n纽克迷你电脑和吸收绑定-在N，具有由亚基关联给出的正向和反向跳跃率，以及
下载
无花果分享
S1 文本。
A部分：亚单位和组件在隔间和背景之间划分的动力学。B部分：伸长时间尺度的缩放估计。C部分：最大装配加速的缩放估计。D节：n的分析纽克迷你电脑= 2。
https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1010652.s001
（英文）
确认
计算资源由NSF XSEDE计算资源（Expanse）和Brandeis HPCC提供，后者由NSF通过DMR-MRSEC 2011846和OAC-1920147提供。我们非常感谢约翰·巴顿（John Patton）的有益讨论和威廉·雅各布斯（William Jacobs）对手稿的深刻评论。
引用
1.魏森伯格RC。在含有低钙浓度的溶液中体外形成微管。科学。1972;177(4054):1104–1105.pmid：4626639
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
2.德赛A，米奇森TJ。微管聚合动力学。细胞和发育生物学年度回顾。1997;13(1):83–117.密码：9442869
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
3.Antonny B， Madden D， Hamamoto S， Orci L， Schekman R. COPII涂层与GTP和稳定类似物的动力学。自然细胞生物学. 2001;3（6）：531–537.pmid：11389436
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
4.松冈 K， 谢克曼 R， 奥奇 L， 豪瑟 JE.COPII包被的囊泡的表面结构。美国国家科学院院刊， 2001;98（24）：13705–13709.密码：11717432
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
5.Doherty GJ， Mcmahon HT. 内吞作用的机制.年修订生化。2009;78:857–902.密码：19317650
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
6.Kaksonen M，Roux A.网格蛋白介导的内吞作用的机制。自然评论分子细胞生物学。2018;19(5):313–326.pmid：29410531
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
7.Kirchhausen T，Owen D，Harrison SC.网格蛋白介导的膜交通的分子结构，功能和动力学。冷泉港生物学观点。2014;6（24789820）：a016725–a016725.密码：24789820
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
8.荷兰做，约翰逊我。蛋白质拷贝数的化学计量平衡在酵母内吞作用的蛋白质-蛋白质相互作用网络中是可测量的，并且在功能上具有显着意义。公共科学图书馆计算生物学。2018;14(3):1–34.
查看文章谷歌学术搜索
9.郭SK， 索德特 AJ， 约翰逊·梅.新生的网格蛋白晶格在没有足够衔接蛋白的情况下自发分解。生物Rxiv。2021.
查看文章谷歌学术搜索
10.Zlotnick A，Mukhopadhyay S.病毒组装，变构和抗病毒药物。趋势微生物学。2011;19(1):14–23.pmid：21163649
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
11.病毒衣壳的组装、稳定性和动力学。拱生物化学生物物理学。2013;531(1–2):65–79.密码：23142681
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
12.布鲁斯马RF，克鲁格WS。病毒壳物理学。凝聚态物理年鉴 2015;6（1）：245–268.
查看文章谷歌学术搜索
13.珀尔马特，哈根·病毒组装的机制。物理化学年鉴 2015;66（1）：217–239.密码：25532951
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
14.哈根、赞迪·病毒组装粗粒度建模研究进展.Curr Opin Vir.2016;18:36.密码：27016708
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
15.特瓦罗克 R， 宾汉姆 RJ， 戴克曼 EC， 斯托克利 PG.RNA病毒组装的建模范式。Curr Opin Vir.2018;31:74–81.pmid：30078702
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
16.赞迪 R， 德拉涅亚 B， 特拉维塞特 A， 波德戈尔尼克 R.关于病毒的生长和形成。物理代表 2020;.
查看文章谷歌学术搜索
17.Schmid MF， Paredes AM， Khant HA， Soyer F， Aldrich HC， Chiu W， et al.冷冻电子断层扫描中那不勒斯盐酸杆菌羧小体的结构。分子生物学杂志. 2006;364（3）：526–535.密码：17028023
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
18.Iancu CV， Ding HJ， Morris DM， Dias DP， Gonzales AD， Martino A， et al.电子冷冻断层扫描揭示的分离的集球菌菌株WH8102羧小体的结构。分子生物学杂志. 2007;372（3）：764–773.密码：17669419
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
19.克菲尔德CA，海因霍斯特S，坎农GC。细菌微隔间。微生物学+。2010;64(1):391.pmid：20825353
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
20.两种类型的羧小体的功能，组成和进化：促进蓝藻和一些变形杆菌中CO2固定的多面体微隔室。微生物分子生物学修订版 2013;77（3）：357–379.密码：24006469
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
21.乔杜里 C， 辛哈 S， 春 S， 叶茨 TO， 波比克 TA.多种细菌微室细胞器。微生物分子生物学修订版 2014;78（3）：438–68.密码：25184561
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
22.Kerfeld CA，Melnicki MR.蓝藻羧基体的组装，功能和进化。植物生物学. 2016;31：66–75.密码：27060669
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
23.萨特 M， 勃林格 D， 古特曼 S， 冈瑟 S， 普兰吉什维利 D， 勒斯纳 MJ， 等.酶封装到细菌纳米区室中的结构基础。分子生物学. 2008;15（9）：939–947.密码：19172747
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
24.Nichols RJ， LaFrance B， Phillips NR， Oltrogge LM， Valentin-Alvarado LE， Bischoff AJ， et al.发现和表征参与硫代谢的新型原核纳米区室家族。生物Rxiv。2020;.
查看文章谷歌学术搜索
25.Pfeifer F. 气体囊泡的分布、形成和调节。国家修订微。2012;10(10):705–715.pmid：22941504
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
26.Kickhoefer VA， Rajavel KS， Scheffer GL， Dalton WS， Scheper RJ， Rome LH.保险库在多重耐药癌细胞系中上调。生物学杂志 1998;273（15）：8971–8974.pmid：9535882
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
27.扎斯拉夫斯基 BY， 费雷拉 LA， 达令 AL， 乌沃斯基 VN.水性两相体系中蛋白质无膜细胞器的溶剂侧。国际生物学杂志巨分子。2018;117:1224–1251.密码：29890250
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
28.兹洛特尼克 A， 约翰逊 JM， 温菲尔德 PW， 斯塔尔 SJ， 恩德雷斯 D.理论模型成功识别了乙型肝炎病毒衣壳组装的特征。生物化学。1999;38(44):14644–14652.pmid：10545189
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
29.Endres D，Zlotnick A.基于模型的病毒衣壳或其他球形聚合物的组装动力学分析。生物物理学杂志 2002;83（2）：1217–1230.pmid：12124301
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
30.兹洛特尼克·弱蛋白质-蛋白质相互作用是衣壳组装的一般规则吗？病毒学。2003;315:269–274.密码：14585329
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
31.Ceres P，Zlotnick A.弱蛋白质 - 蛋白质相互作用足以驱动乙型肝炎病毒衣壳的组装。生物化学。2002;41(39):11525–11531.pmid：12269796
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
32.Hagan MF，Chandler D.病毒衣壳组装的动态途径。生物物理学杂志 2006;91（1）：42–54.密码：16565055
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
33.Jack RL，Hagan MF，Chandler D.自组装动力学中的波动耗散比。Phys Rev E. 2007;76：021119.密码：17930018
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
34.拉帕波特特区。可逆性在病毒衣壳生长中的作用：自我组装的范式。物理学修订版 2008;101：186101.
查看文章谷歌学术搜索
35.怀特拉姆 S， 罗杰斯 C， 帕斯夸 A， 帕沃拉 C， 特伦特 J， 盖斯勒 PL.构象波动对自组装的影响：古菌伴侣蛋白的协作聚集。纳米莱特. 2009;9：292–297.密码：19072304
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
36.Nguyen HD， Reddy VS， Brooks CL. 破译二十面体衣壳自发自组装的动力学机制.纳米研究. 2007;7（2）：338–344.密码：17297998
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
37.Wilber AW， Doye JPK， Louis AA， Noya EG， Miller MA， Wong P. 片状颗粒可逆自组装成单分散二十面体簇。化学物理学报 2007;127（8）：085106.密码：17764305
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
38.威尔伯AW，多耶JPK，路易斯AA，刘易斯ACF。具有蛋白质样相互作用的模型中的单分散自组装。化学物理学报 2009;131（17）：175102.密码：19895043
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
39.哈根MF，埃拉德OM，杰克RL。自组装和相变中的动力学捕获机制。化学物理学报 2011;135：104115.pmid：21932884
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
40.程 S， 阿加瓦尔 A， 史蒂文斯 MJ.人工微管的自组装。软物质。2012;8(20):5666.
查看文章谷歌学术搜索
41.哈根·病毒衣壳组装建模。高级化学物理学 2014;155：1–68.密码：25663722
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
42.怀特拉姆S，杰克RL。自组装动态路径的统计力学。Ann Rev Phys Chem. 2015;66：143–63.邮编：25493714
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
43.珀尔马特 JD， 莫哈杰拉尼 F， 哈根 MF.由二十面体壳包封的多分子。电子生活。2016;5：e14078.密码：27166515
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
44.拉萨罗，德拉涅亚B，哈根MF。凸粒子在球形圆柱表面上的自组装。软物质。2018;14(28):5728–5740.密码：29796568
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
45.莫哈杰拉尼F，哈根MF。封装货物在微隔间组装中的作用。公共科学图书馆计算生物学. 2018;14（7）：e1006351.pmid：30063715
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
46.帕纳汉德 S， 李 S， 马里查尔 L， 莱特鲁比姆 R， 特雷塞特 G， 赞迪 R.病毒如何绕过能量屏障形成对称外壳。ACS纳米。2020;14(3):3170–3180.pmid：32115940
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
47.Asor R， Schlicksup CJ， Zhao Z， Zlotnick A， Raviv U. 快速形成的早期中间结构决定了衣壳组装的途径。美国化学学会杂志。2020;142(17):7868–7882.pmid：32233479
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
48.软活性聚集体：液体样细胞内蛋白质体的力学，动力学和自组装。软物质。2011;7(7):3052.
查看文章谷歌学术搜索
49.Brangwynne C，Tompa P，Pappu R.细胞内相变的聚合物物理学。自然物理学。2015;11(11):899–904.
查看文章谷歌学术搜索
50.超越立体特异性：细胞质的液体和介尺度组织。开发单元。2011;21(1):14–16.密码：21763600
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
51.Zhu F， Chen B. 蒙特卡罗模拟HIV衣壳蛋白同源二聚体.J 化学 Inf 模型。2015;55(7):1361–1368.密码：26107886
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
52.Bergeron-Sandoval LP， Safaee N， Michnick SW. 大分子相分离的机制和后果.细胞。2016;165(5):1067–79.密码：27203111
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
53.赫尼斯 D， 什里尼瓦斯 K， 杨 RA， 查克拉博蒂 AK， 夏普 PA.转录控制的相分离模型。细胞。2017;169(1):13–23.密码：28340338
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
54.Banani SF，Lee HO，Hyman AA，Rosen MK.生物分子凝聚物：细胞生物化学的组织者。分子细胞生物学杂志， 2017;18（5）：285–298.密码：28225081
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
55.Style RW， Sai T， Fanelli N， Ijavi M， Smith-Mannschott K， Xu Q， et al. 弹性网络中的液-液相分离.物理评论 X. 2018;8（1).
查看文章谷歌学术搜索
56.Jacobs WM，Frenkel D.具有许多成分的生物系统中的相变。生物物理学杂志 2017;112（4）：683–691.密码：28256228
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
57.具有共享组件的生物分子冷凝物的自组装。物理学修订版 2021;126（25）：258101.pmid：34241502
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
58.Joseph JA，Espinosa JR，Sanchez-Burgos I，Garaizar A，Frenkel D，Collepardo-Guevara R.通过最小模型对蛋白质 - RNA混合物相分离的热力学和动力学。生物物理学杂志 2021;120（7）：1219–1230.pmid：33571491
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
59.相分离：弥合聚合物物理学和生物学。胶体和界面科学的当前观点。2019;39:86–97.
查看文章谷歌学术搜索
60.Sanchez-Burgos I， Espinosa JR， Joseph JA， Collepardo-Guvara R. 化合价和结合亲和力变化可以调节具有许多组分的蛋白质缩合物的多层组织。生物分子。2021;11(2).密码：33672806
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
61.周杰， 康迪利斯 P， 海伍德 DG， 哈姆斯 ZD， 李 LS， 兹洛特尼克 A， 等.通过具有四个孔串联的多周期电阻脉冲传感表征病毒衣壳及其组装中间体。分析化学 2018;90（12）：7267–7274.密码：29708733
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
62.最佳RB。内在无序蛋白质研究的计算和理论进展。Curr Opin Struct Biol. 2017;42：147–154.密码：28259050
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
63.Dignon GL， Zheng W， Best RB， Kim YC， Mittal J. 固有无序蛋白质的单分子性质与相行为之间的关系.美国国家科学院院刊， 2018;115（40）：9929–9934.pmid：30217894
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
64.Dignon GL，Zheng W，Kim YC，Best RB，Mittal J.来自粗粒度模型的蛋白质相行为的序列决定因素。公共科学图书馆计算生物学. 2018;14（1）：e1005941.密码：29364893
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
65.Dignon GL， Zheng W， Mittal J. 无序蛋白质液-液相分离的模拟方法.Curr Opin Chem Eng. 2019;23：92–98.密码：32802734
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
66.Ianiro A， Wu H， van Rijt MMJ， Vena MP， Keizer ADA， Esteves ACC， et al.两亲性自组装过程中的液-液相分离。国家化学 2019;11（4）：320–328.密码：30778139
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
67.Posey AE，Holehouse AS，Pappu RV.固有无序蛋白质的相分离。方法酶。2018;611:1–30.邮编：30471685
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
68.拉夫KM，帕普房车，霍尔豪斯AS。固有无序低复杂度序列的构象偏好和相位行为：来自多尺度仿真的见解。Curr Opin Struct Biol. 2018;56：1–10.密码：30439585
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
69.Alberti S，Gladfelter A，Mittag T.研究液-液相分离和生物分子冷凝物的考虑和挑战。细胞。2019;176(3):419–434.密码：30682370
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
70.Cho WK， Spille JH， Hecht M， Lee C， Li C， Grube V， et al.介质和 RNA 聚合酶 II 簇在转录依赖性缩合物中结合。科学。2018;361(6400):412–415.pmid：29930094
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
71.Chong S， Dugast-Darzacq C， Liu Z， Dong P， Dailey GM， Cattoglio C， et al.成像控制基因转录的动态和选择性低复杂度结构域相互作用。科学。2018;361 (6400).密码：29930090
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
72.Henninger JE， Oksuz O， Shrinivas K， Sagi I， LeRoy G， Zheng MM， et al. RNA介导的转录凝聚物反馈控制。细胞。2021;184（1）：207–225 e24.pmid：33333019
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
73.萨巴里 BR， 达格尼斯 A， 博伊贾 A， 克莱因 IA， 科菲 EL， 什里尼瓦斯 K， 等.超级增强子的共激活剂缩合将相分离和基因控制联系起来。科学。2018;361 (6400).pmid：29930091
查看文章PubMed/NCBIGoogle Scholar
74.吴旫， 蔡琪， 冯志， 张敏. 神经元发育和突触信号传导中的液-液相分离.开发单元。2020;55(1):18–29.密码：32726576
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
75.Stanishneva-Konovalova TB， Kelley CF， Eskin TL， Messelaar EM， Wasserman SA， Sokolova OS， et al.神经残骸对F-BAR结构域膜结合和WASp活化的协调自抑制。美国国家科学院院刊， 2016;113（38）：E5552–61.密码：27601635
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
76.Del Signore SJ， Kelley CF， Messelaar EM， Lemos T， Marchan MF， Ermanoska B， et al.肌动蛋白组装的自身抑制钳夹约束和指导突触内吞作用。电子生活。2021;10：e69597.密码：34324418
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
77.Hernández-Vega A， Braun M， Scharrel L， Jahnel M， Wegmann S， Hyman BT， et al. 微管束通过微管蛋白浓度局部成核成凝聚的tau相。细胞代表 2017;20（10）：2304–2312.pmid：28877466
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
78.Mateju D， Franzmann TM， Patel A， Kopach A， Boczek EE， Maharana S， et al.由错误折叠的蛋白质触发并由伴侣功能阻止的应力颗粒的异常相变。EMBO J. 2017;36（12）：1669–1687.密码：28377462
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
79.Parker R，Sheth U. P小体和mRNA翻译和降解的控制。摩尔细胞。2007;25(5):635–46.密码：17349952
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
80.Saha S， Weber CA， Nousch M， Adame-Arana O， Hoege C， Hein MY， et al. 由mRNA竞争机制调控的细胞中相分离液室的极性定位。细胞。2016;166（6）：1572–1584.e16.密码：27594427
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
81.伍德拉夫 JB， 费雷拉·戈麦斯 B， 维德伦德 PO， 马哈米德 J， 霍尼格曼 A， 海曼 AA.中心体是一种选择性凝聚物，通过浓缩微管蛋白来成核微管。细胞。2017;169（6）：1066–1077 e10.密码：28575670
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
82.张华， 赵蓉， 托内斯， 刘敏， 迪利， 切诺韦思， 等.核体相分离驱动ALT癌细胞中的端粒簇。分子生物细胞。2020;31(18):2048–2056.密码：32579423
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
83.格鲁塞尔 T， 沃伊托娃 J， 哈塞克 J， 沃马斯特克 T. 酵母应激颗粒一目了然.酵母。2022;39(4):247–261.密码：34791685
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
84.Malinovska L， Kroschwald S， Munder MC， Richter D， Alberti S. 分子伴侣和应激诱导的蛋白质分选因子协调蛋白质聚集体的时空分布。分子生物细胞。2012;23(16):3041–3056.pmid：22718905
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
85.Molliex A， Temirov J， Lee J， Coughlin M， Kanagaraj AP， Kim HJ， et al.低复杂度结构域的相分离促进了应力颗粒组装并驱动病理性纤颤化。细胞。2015;163(1):123–33.密码：26406374
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
86.Patel A， Lee HO， Jawerth L， Maharana S， Jahnel M， Hein MY， et al.ALS蛋白FUS的液固相变由疾病突变加速。细胞。2015;162(5):1066–77.密码：26317470
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
87.Brangwynne CP， Eckmann CR， Courson DS， Rybarska A， Hoege C， Gharakhani J， et al. 种系P颗粒是通过受控溶解/冷凝定位的液滴。科学。2009;324(5935):1729–1732.密码：19460965
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
88.Brocca S，Grandori R，Longhi S，Uversky V.通过病毒固有的无序蛋白质区域进行液-液相分离：在病毒生命周期中的作用和病毒 - 宿主相互作用的控制。国际分子科学杂志 2020;21（23）.pmid：33260713
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
89.埃蒂博尔 TA， 山内 Y， 阿莫林 MJ.液体生物分子凝聚物和病毒生命周期：回顾和展望。病毒。2021;13(3).密码：33669141
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
90.费尔南德斯·德·卡斯特罗一世，特诺里奥·在： 病毒工厂;2020.
91.盖特-阿格尔 A， 马尔克斯 CL， 巴里加 GP， 索托-里福 R， 瓦连特-埃切维里亚 F. 成功的策略.病毒感染和无膜细胞器。前细胞感染微生物。2019;9:336.密码：31681621
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
92.洛佩兹 N， 坎波雷亚莱 G， 萨尔盖罗 M， 博尔科斯基 SS， 维森廷 A， 佩拉尔塔-马丁内斯 R， 等.解构病毒凝结。公共科学图书馆病理学。2021;17（10）：e1009926.密码：34648608
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
93.Schoelz JE，Leisner S.建立商店：花椰菜花叶病毒病毒工厂的形成和功能。前植物科学. 2017;8：1832.密码：29163571
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
94.Borodavka A，Desselberger U，Patton JT.多段dsRNA病毒中的基因组包装：具有相似结果的不同机制。Curr Opin Virol。2018;33:106–112.密码：30145433
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
95.博罗达夫卡 A， 戴克曼 EC， 施里普夫 W， 兰姆 DC.蛋白质介导的RNA折叠控制轮状病毒基因组片段之间的序列特异性相互作用。电子生活。2017;6：e27453.密码：28922109
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
96.卡尔森 CR， 阿斯法哈 JB， 根特 CM， 霍华德 CJ， 哈托尼 N， 摩根 DO. 磷酸化调节 SARS-CoV-2 N 蛋白的液-液相分离。生物Rxiv。2020. pmid：32637943
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
97.加塞斯·苏亚雷斯 Y， 马丁内斯 JL， 托雷斯·埃尔南德斯 D， 埃尔南德斯·霍， 佩雷斯-德尔加多 A， 门德斯 M， 等.轮状病毒复制机器的纳米级组织。生活。2019;8.密码：31343403
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
98.盖格 F， 阿克 J， 爸爸 G， 王 X， 阿特 WE， 萨尔 KL， 等.液-液相分离是轮状病毒中复制工厂形成的基础。EMBO J. 2021;40（21）：e107711.密码：34524703
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
99.Guseva S， Milles S， Jensen MR， Salvi N， Kleman JP， Maurin D， et al.麻疹病毒核蛋白和磷酸蛋白形成液体样相分离区室，促进核衣壳组装。科学进步。2020;6（14）：eaaz7095.密码：32270045
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
100.基泽Q，诺伊斯RS，谢努达M，林YJ，埃文斯DH。细胞质工厂、病毒组装和DNA复制动力学共同限制了痘病毒重组体的形成。公共图书馆一号。2020;15（1）：e0228028.密码：31945138
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
101.Luque D， Caston Jr. 用于研究病毒组装的冷冻电子显微镜。化学生物学 2020;16（3）：231–239.密码：32080621
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
102.Nikolic J， Le Bars R， Lama Z， Scrima N， Lagaudriere-Gesbert C， Gaudin Y， et al.内格里体是具有液体细胞器特性的病毒工厂。纳特公社。2017;8(1):58.pmid：28680096
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
103.潘敏， 阿尔瓦雷斯-卡布雷拉， 康建军， 王磊， 范春， 周志.哺乳动物呼肠孤病毒的不对称重建揭示了RNA，转录因子micro2和衣壳蛋白之间的相互作用。纳特公社。2021;12(1):4176.密码：34234134
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
104.Papa G，Borodavka A，Desselberger U.病毒质：轮状病毒复制工厂的组装和功能。病毒。2021;13(7).密码：34372555
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
105.里索-巴列斯特 J， 加卢 M， 曹 J， 勒戈菲克 R， 洪顿诺 F， 乔巴特-马尔费特 A， 等.凝聚物硬化药物阻断体内RSV复制。自然界。2021;595(7868):596–599.密码：34234347
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
106.萨瓦斯塔诺 A、伊瓦内斯·德·奥帕库阿 A、兰科维奇 M、兹韦克斯特特 M. SARS-CoV-2 相的核衣壳蛋白分离成富含 RNA 的聚合酶缩合物。纳特公社。2020;11(1):6041.密码：33247108
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
107.Trask SD，McDonald SM，Patton JT.病毒粒子组装和轮状病毒复制耦合的结构见解。国家微生物学。2012;10(3):165–77.pmid：22266782
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
108.王淑， 戴婷， 秦志， 潘婷， 楚芳， 娄林， 等.靶向SARS-CoV-2核衣壳蛋白的液相分离通过提高MAVS活性来促进先天抗病毒免疫。自然细胞生物学. 2021;23（7）：718–732.密码：34239064
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
109.贝萨·路易莎 M， 古谢娃 S， 卡马乔-扎尔科 奥尔多 R， 萨尔维 N， 莫林 D， 佩雷斯 劳拉 M， 等.与其病毒伙伴 nsp2a 的动态复合物中的固有无序 SARS-CoV-3 核蛋白。科学进步。2022;8(3）：eabm4034。pmid：35044811
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
110.陈华， 崔毅， 韩旭， 胡文， 孙敏， 张胤， 等.通过 SARS-CoV-2 核衣壳蛋白和 RNA 进行液-液相分离。细胞研究 2020;30（12）：1143–1145.密码：32901111
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
111.Iserman C， Roden CA， Boerneke MA， Sealfon RSG， McLaughlin GA， Jungreis I， et al.基因组RNA元件驱动SARS-CoV-2核衣壳的相分离。摩尔细胞。2020;80（6）：1078–1091 e6.密码：33290746
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
112.Day KJ， Kago G， Wang L， Richter JB， Hayden CC， Lafer EM， et al.液体样蛋白质相互作用催化内吞囊泡的组装。自然细胞生物学. 2021;23（4）：366–376.pmid：33820972
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
113.曾敏， 陈晓， 关丹， 徐军， 吴华， 童平， 等. 重建突触后密度作为理解突触形成和可塑性的分子平台.细胞。2018;174（5）：1172–1187.e16.密码：30078712
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
114.McDonald NA， Fetter RD， Shen K. 突触活性区的组装需要支架分子的相分离。自然界。2020;588(7838):454–458.密码：33208945
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
115.Emperador-Melero J， Wong MY， Wang SSH， de Nola G， Nyitrai H， Kirchhausen T， et al. Liprin-α 3的PKC磷酸化触发相分离并控制突触前活性区结构。自然通讯.2021;12(1):3057.密码：34031393
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
116.Lipiński WP， Visser BS， Robu I， Fakhree MAA， Lindhoud S， Claessens MMAE， et al.生物分子缩合物可以加速和抑制α-突触核蛋白的聚集。生物Rxiv。2022;第 2022.04.22.489149 页。
查看文章谷歌学术搜索
117.麦考尔PM，斯里瓦斯塔瓦S，佩里SL，科瓦尔DR，加德尔ML，蒂瑞尔MV。多肽凝聚物中肌动蛋白的分配和增强自组装。生物物理学杂志 2018;114（7）：1636–1645.密码：29642033
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
118.Carenza LN，Biferale L，Gonnella G.活性乳液动力学的多尺度控制。物理复查液。2020;5(1):011302.
查看文章谷歌学术搜索
119.Plys Aaron J， Kingston Robert E. 动态凝聚物激活转录。科学。2018;361(6400):329–330.pmid：30049863
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
120.Weber CA， Zwicker D， Julicher F， Lee CF. 活性乳液的物理学.代表进展物理学 2019;82（6）：064601.密码：30731446
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
121.Zwicker D， Decker M， Jaensch S， Hyman AA， Julicher F. 中心体是由中心粒组织的周围材料的自催化液滴。美国国家科学院院刊， 2014;111（26）：E2636–45.密码：24979791
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
122.Bergeron-Sandoval LP， Heris HK， Chang C， Cornell CE， Keller SL， Fran?ois P， et al.蛋白质液-液相分离引起的内吞作用。生物Rxiv。2018;第145664页。
查看文章谷歌学术搜索
123.无膜细胞器的相变和大小缩放。细胞生物学杂志. 2013;203（6）：875–881.密码：24368804
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
124.Dignon GL，Best RB，Mittal J.生物分子相分离：从分子驱动力到宏观特性。物理化学年鉴 2020;71：53–75.密码：32312191
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
125.林永华， 福曼凯， 陈海.无膜细胞器中的序列特异性多两性电解质相分离。物理评论信。2016;117(17):178101.密码：27824447
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
126.安阿敏， 林永华， 达斯， 陈海.带电固有无序蛋白质的序列特异性二元模糊复合物的分析理论。物理化学学报 B. 2020;124（31）：6709–6720.密码：32639157
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
127.林永华， 陈海.带电无序蛋白的相分离和单链致密性密切相关。生物物理学杂志 2017;112（10）：2043–2046.密码：28483149
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
128.Falahati H，Haji-Akbari A.生物学中的热力学驱动组件和液-液相分离。软物质。2019;15(6):1135–1154.密码：30672955
View ArticlePubMed/NCBIGoogle Scholar
129.Feric M, Vaidya N, Harmon TS, Mitrea DM, Zhu L, Richardson TM, et al. Coexisting Liquid Phases Underlie Nucleolar Subcompartments. Cell. 2016;165(7):1686–97. pmid:27212236
View ArticlePubMed/NCBIGoogle Scholar
130.Hyman AA, Simons K. Cell biology. Beyond oil and water–phase transitions in cells. Science. 2012;337(6098):1047–9. pmid:22936764
View ArticlePubMed/NCBIGoogle Scholar
131.周海兴， 恩圭马哈五世， 马扎拉科斯， 秦 S.为什么无序和结构化的蛋白质在相分离中表现不同？趋势生物化学科学 2018;43（7）：499–516.密码：29716768
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
132.莫哈杰拉尼 F， 塞耶 E， 尼尔 C， 英洛 K， 哈根 MF.支架介导的微隔间组装和尺寸控制的机制。ACS纳米。2021;15(3):4197–4212.密码：33683101
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
133.Rotskoff GM，Geissler PL.微室组装的稳健非平衡途径。美国国家科学院院刊。2018;115:6341–6346.密码：29866851
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
134.Li Y，Kennedy NW，Li S，Mills CE，Tullman-Ercek D，Olvera de la Cruz M.控制细菌微室组装的计算和实验方法。中国科学院学报 2021;7（4）：658–670.pmid：34056096
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
135.Weber C，Michaels T，Mahadevan L.不可逆蛋白质聚集的空间控制。生活。2019;8.密码：31084715
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
136.施密特，迈克尔斯·相分离隔室内化学反应加速的物理极限。生物Rxiv。2022.
查看文章谷歌学术搜索
137.P?nisch W， Michaels TCT， Weber CA. 凝聚由冷凝水流变学控制。生物Rxiv。2021;第 2021.11.05.467474 页。
查看文章谷歌学术搜索
138.了解病毒衣壳组装动力学的浓度依赖性 - 滞后时间的起源并确定临界细胞核大小。生物物理学杂志 2010;98：1065–74.密码：20303864
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
139.兹洛特尼克·构建病毒衣壳——多面体蛋白质复合物自组装的平衡模型。分子生物学杂志. 1994;241（1）：59–67.密码：8051707
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
140.莫罗佐夫 AY， 布鲁斯马 RF， 鲁德尼克 J. 病毒的组装和质量作用的伪定律. 化学物理学报 2009;131（15）：155101.密码：20568884
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
141.怀特拉姆 S， 冯 EH， 哈根 MF， 盖斯勒 PL.集体运动在粗化和自组装示例中的作用。软物质。2009;5(6):1251–1262.pmid：23227104
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
142.Grant J，Jack RL，Whitelam S.分析自组装的机制和微观可逆性。化学物理学报 2011;135（21）.密码：22149800
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
143.格兰特 J， 杰克 RL.量化相分离晶格气体中的可逆性：与自组装的类比。物理学修订版 E. 2012;85（2）.
查看文章谷歌学术搜索
144.兹洛特尼克 A， 苏哈诺伊斯基 MM， 特施克 CM.支架和外壳蛋白对噬菌体前衣壳组装的能量贡献。病毒学。2012;428(1):64–69.密码：22520942
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
145.Zandi R， van der Schoot P， Reguera D， Kegel W， Reiss H. 病毒衣壳的经典成核理论.生物物理学报 2006;90（6）：1939–1948.密码：16387781
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
146.Hagan MF，Grason GM.自限性组装的平衡机制。现代物理学评论。2021;93(2):025008.密码：35221384
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
147.Hagan MF，Grason GM.自限性组装的平衡机制。修订版 Mod Phys. 2020;已提交。
查看文章谷歌学术搜索
148.van der Schoot P， Zandi R. 病毒衣壳组装的动力学理论.物理生物学. 2007;4（4）：296–304.密码：18185007
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
149.拉扎罗，哈根·二十面体衣壳组装中的变构控制。J Phys Chem B. 2016;120（Bill Gerlbart Festschrift）：6306–6318.密码：27117092
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
150.流浪SJ，伯恩CR，蓬娜S，刘易斯WG，芬恩MG，兹洛特尼克A。杂芳基二氢嘧啶会诱发并可误导乙型肝炎病毒衣壳组装。美国国家科学院院刊 2005;102（23）：8138–8143.密码：15928089
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
151.莫哈杰拉尼 F， 秋科迪 B， 施里克苏普 CJ， 哈登-佩里拉 JA， 兹洛特尼克 A， 哈根 MF.乙型肝炎病毒衣壳组装及其二态性的多尺度建模。ACS纳米。2022;16(9):13845–13859.密码：36054910
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
152.瓦尔加 MJ， 傅 Y， 凉廊 S， 酸奶 ON， 约翰逊 ME.NERDSS：用于细胞尺度上多体自组装的非平衡模拟器。生物物理学杂志。2020;118(12):3026–3040.密码：32470324
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
153.Schwartz R， Shor PW， Prevelige PE， Berger B. 病毒衣壳自组装动力学的局部规则模拟。生物物理学杂志 1998;75（6）：2626–2636.密码：9826587
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
154.拉帕波特特区。使用梯形颗粒在溶液中可逆自组装壳的分子动力学模拟。Phys Rev E. 2012;86：051917.密码：23214824
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索
155.Johnson ME， Chen A， Faeder JR， Henning P， Moraru II， Meier-Schellersheim M， et al.量化空间和随机性在细胞生物学和细胞生物化学的计算机模拟中的作用。细胞的分子生物学。2021;32(2):186–210.密码：33237849
查看文章PubMed/NCBI谷歌学术搜索