La biofísica de la separación de fases de proteínas desordenadas está gobernada por el equilibrio entre interacciones a corta y larga distancia

Las proteínas intrínsecamente desordenadas juegan un papel crucial en la separación de fases celulares; sin embargo, no se comprenden completamente las diversas fuerzas moleculares que impulsan la separación de fases. Es de suma importancia entender cómo la secuencia de péptidos, y particularmente el equilibrio entre las interacciones a corta y larga distancia de los péptidos con otros péptidos, puede afectar la estabilidad, estructura y dinámica de la separación de fases líquido-líquido en los condensados de proteínas. Aquí, utilizando simulaciones de dinámica molecular de grano grueso, estudiamos las propiedades líquidas del condensado en una serie de polímeros en los que varió la relación entre las interacciones de dispersión a corta distancia y las interacciones electrostáticas a larga distancia. A medida que la fracción de mutaciones que participan en interacciones a corta distancia aumenta a expensas de las interacciones electrostáticas a larga distancia, se observa una disminución significativa en la temperatura crítica de separación de fases. Sin embargo, las secuencias con una alta fracción de interacciones a corta distancia exhiben estabilización, lo que sugiere una compensación por la pérdida de interacciones electrostáticas a larga distancia. La disminución de la estabilidad del condensado está acoplada con la disminución de la difusión translacional de los polímeros en el condensado, lo que puede resultar en la pérdida de características líquidas en presencia de una alta fracción de residuos no cargados. El efecto de intercambiar interacciones electrostáticas a larga distancia por interacciones a corta distancia puede ser explicado por la cinética de ruptura de contactos intermoleculares con polímeros vecinos y la cinética de fluctuaciones intramoleculares. Mientras que ambas escalas de tiempo están acopladas y aumentan a medida que se pierden las interacciones electrostáticas, para secuencias que están dominadas por interacciones a corta distancia, la cinética de ruptura de contactos intermoleculares se ralentiza significativamente. Nuestro estudio apoya la afirmación de que diferentes tipos de interacciones pueden mantener condensados de proteínas; sin embargo, las interacciones electrostáticas a larga distancia mejoran su comportamiento similar al líquido.