基于聚类分析的范德华流体相图构建新方法及其在生物相分离研究中的应用

为解决无膜细胞器(LLPS)研究中相图构建难题，研究人员开发了基于SPACEBALL算法和簇群监测的新方法，通过分子动力学模拟成功绘制了范德华流体的双节线(binodal)和旋节线(spinodal)，为蛋白质溶液相行为研究提供了无需状态方程的创新分析工具。

　　

无膜细胞器如核仁、应激颗粒和P小体，并非由脂膜包裹，而是通过液-液相分离(Liquid-Liquid Phase Separation, LLPS)形成。理解这些细胞器形成的生物物理机制对细胞生物学和疾病研究至关重要，而相图构建是揭示其形成条件的关键工具。当状态方程未知时，传统相图构建方法面临挑战，尤其在复杂体系中更为突出。

研究团队提出创新性解决方案：结合SPACEBALL算法与簇群尺寸监测技术，通过分析单原子范德华流体在不同密度和温度下的分子动力学(Molecular Dynamics, MD)模拟数据，成功追踪了体系中范德华珠的聚集行为。研究发现，这些珠子的非均匀分布会导致体系密度变化，据此构建了完整的相图。

通过拟合函数精确定位双节线，并利用密度涨落分析确定旋节线位置及临界温度。该方法突破了传统相图构建的限制，特别适用于缺乏验证状态方程的蛋白质溶液体系。基于纯分子动力学轨迹的SPACEBALL算法，为研究蛋白质相行为提供了全新的技术路径，推动了对生物分子凝聚体形成机制的深入理解。