《Current Research in Food Science》：Investigating the Structural Changes of Myosin under High Pressure Processing by Molecular Dynamics Simulations
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高压加工（HPP）对肌球蛋白产生矛盾效应，同时促进分子展开与超分子聚集，但其原子分辨率机制尚未阐明。研究人员采用梯度压力（0.1–450 MPa）全原子分子动力学模拟，结合互补的单体与马达结构域接触模型进行分析。单体在压力下发生分子内氢键破坏、残基柔性（RMS
高压加工（HPP）对肌球蛋白产生矛盾效应，同时促进分子展开与超分子聚集，但其原子分辨率机制尚未阐明。研究人员采用梯度压力（0.1–450 MPa）全原子分子动力学模拟，结合互补的单体与马达结构域接触模型进行分析。单体在压力下发生分子内氢键破坏、残基柔性（RMSF）与回转半径（Rg）增加，自由能景观（FEL）向高能态扩展，呈现“局部松散–全局稳定”机制，在无非全域变性的前提下暴露埋藏结合位点。接触模型则经历渐进界面压实，表现为Rg扩张受限、溶剂可及表面积（SASA）降低及跨越多样亚稳态子 basin 的拓宽FEL；但压实性质随压力显著转变：150 MPa形成由疏水稳定、具有利结合亲和力的特异性界面，而≥300 MPa该有序堆积崩解，让位于非特异、静电主导、受体积约束的聚集。结果表明肌球蛋白功能性由中等压力（≤150 MPa）的位点暴露型单体展开，向极端压力（≥300 MPa）特异性界面堆积崩解与非特异体积约束聚集的递进转变所调控。
研究背景方面，肌原纤维蛋白占动物骨骼肌总蛋白50–60%，其中肌球蛋白占50–55%，直接决定肉制品凝胶、乳化与持水性能。高压加工（HPP，100–1000 MPa）作为非热技术可选择性破坏氢键与疏水关联而不损伤热敏营养素，但实验光谱手段仅提供群体平均热力学终态，无法解析原子级瞬态中间体与残基特异性重排，致使“同压促展开又促聚集”的矛盾机制成黑箱。本文作为Wang等（2025）鸡肉肌原纤维蛋白实验研究的算法机制配套，用全原子分子动力学填补原子分辨率空白。研究人员构建肌球蛋白单体（PDB 6YSY脱抑制剂/Mg·ADP·VO4态）与马达结构域接触模型（AlphaFold-Multimer预对接两相邻马达域），在NPT系综下以0.1、150、300、450 MPa做100 ns模拟，用RMSD、RMSF、Rg、SASA、分子内氢键计数、FEL及MM-GBSA结合自由能等分析，提出“双响应机制”假说并验证。该研究发表于《Current Research in Food Science》，意义在于为无热加工中精准调控肌球蛋白功能提供原子级理论框架。
关键技术方法上，研究人员取自RCSB的6YSY晶体结构经脱配体得脱辅基马达域，用AMBER 24与ff19SB力场、TIP3P水模型建单体体系；接触模型由AlphaFold-Multimer（pLDDT>80）初对接后真空最速下降加隐式溶剂共轭梯度优化。压力由Langevin控温298.15 K的NPT条形器施加0.1–450 MPa，各体系100 ns生产轨迹。轨迹分析用CPPTRAJ算氢键（供体-受体≤3.5 ?、角≥120°）、nativecontacts定疏水接触与界面残基对（重原子截4.5 ?）、matrix做1844×1844残基距离图，MMPBSA.py以GB-Neck2（igb=8）估ΔGbind并做逐残基分解，FEL取骨架RMSD与Rg为集体变量经KDE与玻尔兹曼关系作图。
研究结果部分，3.1节单体响应中，RMSD显示300 MPa后段突越6.0 ?而450 MPa因体积最小化回锁，证“局部松散–全局稳定”；RMSF示N端1–20残基柔性随压升（残基1自2.71至4.30 ?），近300位微固，loop区优先松散；Rg随时间缓增但各压组重叠，示水渗入 cavity 弱氢键致微胀；氢键数自环境~7.0降至450 MPa~2.0，严格反压序，解释α螺旋转无规卷曲；FEL随压拓宽红区，单体由深势阱入扁平高熵合集，利配体可及。3.2节接触模型响应中，RMSD先70 ns波动开口后稳于3.5–4.0 ?，示成柔韧持稳超分子复体；总氢键自973.4±28.1升至450 MPa 1011.3±32.8，与单体内跌形成协作反差；Rg在150 MPa暂胀后≥300 MPa锐缩，界面残基对自56跃至150 MPa 242后保196–231，contact map示A-B链间密度拓宽；SASA随压单调降，疏水埋藏驱界面封接；MM-GBSA示0.1 MPa ΔGbind=?51.25±6.66（范德华主驱），150 MPa疏水接触峰值11.9±6.9且ΔG=?34.07±3.44，≥300 MPa疏水接触近零、ΔG弱至450 MPa ?4.44±2.05，静电排斥升而极性溶剂化偿，有序AlphaFold界面崩解为非特异无定形聚集；接触模型FEL自尖阱扩为多亚基宽景，≥300 MPa陷动力学多稳态。讨论指出中等压优化单体位点暴露与特异疏水界面，极端压转体积最小化约束的非特异聚集，解释实验双相功能转折。
结论部分翻译：本研究通过全原子分子动力学与自由能计算机制性剖析HPP下肌球蛋白双结构响应。单体中压力与氢键严格反比，确证“局部松散–全局稳定”暴露功能表面域；该松散伴以亚基级反向全局响应——总氢键自0.1 MPa 973.4±28.1升至450 MPa 1011.3±32.8，界面残基对自56至150 MPa峰242、450 MPa仍>190，contact map直视界面整合。热力学上压实非均一过程：150 MPa特异疏水封接（接触11.9±6.9），150→300 MPa ΔG自?34.07降至?11.23 kcal/mol由范德华堆积失稳主驱，300→450 MPa至?4.44±2.05源于静电排斥升仅部分被极性溶剂化抵，有序AlphaFold二聚界面被拆为非特异体积约束无定形聚集。该计算框架桥接分子构象转折与实验宏观聚集，为无热食品加工中调压保全或调制肌原纤维蛋白功能提供机制指导。
