基于TS2CG方法的环形膜粗粒化分子模拟：MemTorMD建模流程的设计与生物学应用

《Biophysical Journal》：Computational modelling of toroidal membranes at division and fission sites

　　

摘要

specialised膜结构的形成是生物过程的基础。膜结构的计算建模提供了一种揭示复杂分子机制的手段，而这些机制目前无法通过体外或体内方法加以获取。在这些结构中，环形膜（也称为融合孔或分裂孔）出现在细胞分裂的最后阶段、胞吐作用、内吞作用和膜分裂过程中，包括吞噬细菌芽孢的吞噬样包被过程。在此，我们设计了"MemTorMD"，一种基于"三角化表面至粗粒化"（TS2CG）方法的计算模拟流程，以实现对具有生物学相关尺寸的自由环形膜的粗粒化建模。该方法使我们能够克服重重障碍，确定稳定环形膜形成所需的脂质特性，从而提供具有生物学准确性的模拟表面。此外，我们展示了该方法在探究定位于环形膜的蛋白质功能方面的适用性，并通过一种原核生物分裂蛋白驱动了膜分裂等分子事件。综上所述，我们利用粗粒化分子模拟所开展的工作，为具有生物学准确性的环形膜模拟以及环形膜上的蛋白质行为提供了见解，并为涉及生命周期中广泛过程里环形膜上额外分子成分的更复杂模拟的进一步开发提供了计算平台。