非特异性相互作用可能导致卷曲-卷曲蛋白模型中的液-液相分离

《Biophysical Journal》：Nonspecific interactions can lead to liquid-liquid phase separation in coiled-coil protein models

液液相分离（LLPS）机制中，共螺旋域（CC）蛋白如pericentrin和spd-5的CC结构域通过特异性互作促进LLPS，与非特异性互作（如π-π作用）的LLPS倾向性更低，且连接域结构改变可优化非特异性互作蛋白的LLPS，内链CC接触数直接影响非特异性互作蛋白的LLPS。

　　

摘要

液-液相分离（LLPS）是细胞用来在空间和功能上组织生物分子的一种机制。某些卷曲-卷曲（CC）蛋白，如中心体蛋白pericentrin和spd-5，被认为参与了LLPS过程，但目前尚不清楚这些蛋白的哪些部分具体参与了这一过程。然而，人们认为这些蛋白中的众多CC结构域可能对此有所贡献。我们最近通过计算研究和设计的蛋白质发现，CC结构域可以通过它们之间的特异性相互作用来促进LLPS，即每个CC结构域仅与系统中的部分其他CC结构域发生相互作用。这与非特异性相互作用不同，在非特异性相互作用中，所有CC结构域都可以与系统中的其他所有CC结构域发生相互作用，这类似于某些在相分离过程中出现的天然无序蛋白中的相互作用（例如π-π相互作用）。由于天然CC结构域之间的相互作用具有序列依赖性，因此它们提供了一个独特的系统，使我们能够研究特异性相互作用与非特异性相互作用对LLPS的贡献。在我们的计算模型中，我们发现具有非特异性相互作用的CC蛋白也可以发生LLPS，但其倾向性低于具有特异性相互作用的蛋白。通过改变连接段的结构，可以增强具有非特异性相互作用的CC蛋白的LLPS倾向性，而不会直接改变它们相互作用的特异性。我们还证明了链内CC结构域之间的接触数量对非特异性相互作用蛋白的LLPS具有直接影响。这些结果对于连接段（即位于相互作用结构域之外的蛋白质特征，例如“粘合剂”）在蛋白质LLPS及生物分子凝聚体形成中的作用具有重要的启示意义。