إطار حوسبة متعدد المقاييس لفصل الطور السائل–السائل للبروتينات غير المنظمة فطريا

التجميع القابل للعكس للبروتينات غير المنظمة فطريا (IDPs) لتشكيل عضيات بلا غشاء (MLOs) هو عملية أساسية تتعلق بالتحكم المكاني الزمني في الخلايا الحية. تشكل العضيات التي تنشأ عبر فصل الطور السائل–السائل (LLPS) مراكز لتعزيز الجزيئات لتنظيم وظائف الخلية. نظرًا لتعقيد وطبيعة الديناميكية لتجميع البروتين عبر شبكة من التفاعلات الجزيئية الضعيفة بين الجزيئات وداخلها، يصعب وصف وتوقع سلوك LLPS. لقد طورنا نموذج حوسبة متعدد المقاييس للبروتينات غير المنظمة فطريًا، مستخدمين بروتين فيوزد إن ساركومات (FUS) ومتغيراته كأمثلة توضيحية. لتبسيط وصف البروتين، يتم تمثيل FUS كسلسلة خطية من الملصقات تتخللها الفواصل، مستوحاة من نظرية البوليمرات المرتبطة. تم تحديد القطاعات الغنية بالأركيد ذات التعقيد المنخفض (LARKS) المتاحة في FUS باستخدام LARKSdb وتم تمثيلها كـ "ملصقات". تم تقدير الطاقات المحتملة لكل زوج من الملصقات وميل تكوينها للطبقة البيتا عبر ربط الجزيئات والمحاكاة الديناميكية الجزيئية لكل الذرات (AA-MD). بعد ذلك، تم وضع سلاسل FUS بشكل عشوائي في شبكة مكعبة كخرزات ذات دقة خشنة (CG)، مع تعيين الخرز بناءً على تقدير طول كوهون للملصقات والفواصل. تم نمذجة حركات FUS العشوائية بواسطة محاكاة مونت كارلو (MC). بالإضافة إلى خوارزمية ميتروبوليس، تم النظر في توزيعات الطاقات الزوجية المخصصة بين الملصقات في معايير قبول التحركات. يمثل الطاقتان المختارتان واحدة من الحالات المحتملة لطاقة الربط، مع تحديد احتمالية توزع طاقة الربط بواسطة تكرارية هيستوجرام توزيع طاقة الربط. تم استخدام تقلبات متوسطات دوال التوزيع الشعاعي (RDFs) في فترات التحركات التجريبية لموجات MC المتتالية لمحاكاة الشبكة المتوازنة للدلالة على الطبيعة الديناميكية لتجميع/تفكك سلاسل البروتين. يوفر هذا الإطار الحوسبي المتعدد المقاييس طريقة اقتصادية وفعالة للتنبؤ بوصف سلوك LLPS للبروتينات غير المنظمة فطريا.