多尺度模拟揭示MUT-16支架蛋白相分离与MUT-8招募的分子机制及其在RNA沉默中的关键作用

本研究通过CALVADOS2/Martini3多尺度模拟结合实验，解析了C. elegans中MUT-16相分离的分子驱动力及其招募MUT-8的机制。发现FFR区域驱动相分离，而Arg-Tyr通过三重相互作用（cation-π/sp2-π/氢键）介导特异性识别，突变实验验证了精氨酸的关键作用，为理解RNA沉默中生物分子凝聚体的组装规律提供了新见解。

　　

在生命活动中，蛋白质如何通过相变形成无膜细胞器并实现特异性分子识别，一直是生物物理领域的核心问题。线虫(C. elegans)的RNA沉默过程依赖于一种称为Mutator foci的蛋白质凝聚体，其核心支架蛋白MUT-16通过相分离招募包括MUT-8在内的多种效应蛋白，但这一过程的分子机制尚不明确。来自德国美因茨大学（Johannes Gutenberg University Mainz）和奥地利维也纳大学（University of Vienna）的研究团队通过创新性的多尺度模拟与实验相结合的方法，首次系统揭示了MUT-16相分离的序列特征及其招募MUT-8的分子密码，相关成果发表在《Biophysical Journal》上。

研究人员采用CALVADOS2粗粒化模型、Martini3近原子模型和全原子分子动力学模拟三种技术，结合体外相分离实验和共表达pull-down验证。通过CALVADOS2模拟100条蛋白链的相行为，Martini3构建20μs的显式溶剂体系，并利用Folding@home平台完成350μs的全原子模拟，同时设计MBP标签切割实验检测蛋白相分离能力。

多尺度模拟揭示MUT-16相分离驱动力

CALVADOS2模拟显示MUT-16的FFR区域（773-945 aa）是相分离的主要驱动力，临界温度(T_c)约296K，与体内观察的温度依赖性一致。接触图谱分析发现Tyr、Arg、Phe等残基贡献突出，其中Tyr-Arg相互作用概率最高。Martini3模拟在λ=1.03参数下重现了这一趋势，但发现Lys残基相互作用更强，提示不同力场对带电残基的差异性描述。

精氨酸介导MUT-8特异性招募的分子机制

全原子模拟发现MUT-16 M8BR区域的Arg与MUT-8 N端朊病毒样结构域（PLD）的Tyr形成"三重相互作用"：阳离子-π（cation-π）、sp²-π和氢键。这种协同作用使Arg-Tyr结合比Lys-Tyr更稳定（接触持续时间>250ns）。体外实验证实，将MUT-16 M8BR中7个Arg突变为Lys(R-K)或Ala(R-A)会导致MUT-8结合能力逐步丧失，其中R-A突变体的招募效率最低。

相分离与分子识别的统一规律

研究首次证明驱动MUT-16相分离的分子作用力（如芳香族/带电残基相互作用）同样参与客户蛋白的特异性识别。FFR区域通过Tyr-Tyr相互作用主导相分离，而M8BR区域通过Arg-Tyr网络实现MUT-8招募，这种"分区域协作"机制为理解生物分子凝聚体的组装逻辑提供了新范式。

该研究的重要意义在于：1）建立了从氨基酸序列预测相分离行为的多尺度方法学框架；2）揭示了Arg-Tyr三重相互作用在生物分子识别中的普适性规律；3）为靶向RNA沉默通路的干预策略提供了分子基础。研究中所发现的"相分离-招募"协同机制，可能广泛存在于其他无膜细胞器的功能组装过程中。