电荷分布与螺旋性：调控 Septins 两亲性螺旋结构域与膜结合的关键因素及其意义

为探究 Septins 两亲性螺旋（AH）与脂质双层膜的相互作用机制，研究人员开展了相关计算研究。通过全原子模拟和元动力学增强采样，发现 AH 折叠的能量成本可调节其结合构型与亲和力，为后续 Septins - 膜相互作用研究提供基础。

　　两亲性螺旋（Amphipathic helices，AHs）是一种二级结构，它能通过折叠成具有疏水和亲水面的螺旋，与脂质膜的相同表面相互作用，从而促进蛋白质与膜的结合。Septins 是细胞骨架蛋白，优先结合细胞膜上微米级曲率的区域。研究表明，Septins 中的 AH 结构域对曲率感知至关重要。本研究首次对 Septins 的 AH 与脂质双层的相互作用进行了计算研究。利用全原子模拟和元动力学增强采样技术，研究人员探究了 Septins AH 侧翼末端的电荷分布对螺旋折叠能量的影响，以及这种影响对其与膜的结合构型和亲和力的作用。这一研究与 Septins 相关，因为侧翼 C 末端氨基酸的净正电荷在多种生物中是一种保守特性。模拟结果显示，中性封端的 AH 折叠的能量势垒远高于电荷封端的 AH，这使得中性封端的 AH 折叠并整合到膜中的比例较小，而电荷封端的 AH 在结合状态下折叠构型明显更多。这些观察结果与具有不同螺旋性的合成 AH 构建体与脂质囊泡的结合测量结果一致。此外，研究人员还研究了包含 AH 上下游各 8 个氨基酸的扩展 AH 序列，以模拟天然蛋白质。模拟和实验再次表明，C 末端带净正电荷的扩展肽在溶液中形成强螺旋构型，从而具有更高的膜亲和力。总之，这些结果确定了 AH 折叠的能量成本是 AH 结合构型和亲和力的调节因素，并为参数化 AH - 膜相互作用提供了基本模板，可作为未来 Septins - 膜相互作用多尺度模拟的起点。