JPCL | 面向真实生物大分子液-液相分离行为的粗粒化模型构建和方法发展中的挑战与机遇

主要观点总结

本文综述了生物大分子液-液相分离的研究现状和挑战，包括凝聚体结构特征、聚集机制和调控规律的理解，以及现有研究方法的不足。提出了发展适用于生物大分子凝聚体的结构解析方法的重要性，并讨论了将机器学习工具、粒子-自洽场（MD-SCF）方法和杂化分子动力学-蒙特卡罗（MD-MC）方法引入该领域研究的潜力。文章还指出了建立更普适且精准的粗粒化力场、提高计算效率算法以及考虑翻译后修饰（PTMs）的影响等关键科学问题。这些研究将有助于理解生物大分子液-液相分离的机制和生物学功能，并推动相关理论的发展。

关键观点总结

关键观点1: 生物大分子液-液相分离的研究现状和挑战

文章概述了生物大分子液-液相分离的研究背景，包括观察到的生命体内由生物大分子通过液-液相分离形成的凝聚体，以及该现象与生物学功能的关系。

关键观点2: 粗粒化建模的重要性

文中指出，粗粒化建模是研究生物大分子液-液相分离的重要手段，有助于理解凝聚体的结构、形成机制和生物学功能。

关键观点3: 机器学习工具在粗粒化建模中的应用

文章讨论了将机器学习工具引入生物大分子液-液相分离研究中的潜力，包括建立普适且精准的粗粒化力场，提高计算效率等。

关键观点4: 算法和力场的改进

为了提高研究效率，需要更高效的算法和自洽的粗粒化力场来描述真实生物大分子凝聚体的结构和形成机制。

关键观点5: 考虑翻译后修饰（PTMs）的影响

文章强调了考虑PTMs对生物大分子凝聚体结构和生物学功能的影响的重要性，并讨论了杂化分子动力学-蒙特卡罗（MD-MC）等方法在描述PTMs影响方面的潜力。

文章预览

英文原题： Coarse-Grained Modeling of Liquid–Liquid Phase Separation in Cells: Challenges and Opportunities 通讯作者： 吕中元、赵莉（吉林大学） 作者： Shaokang Shi, Li Zhao*, and Zhong-Yuan Lu* 高分子溶液可以随着热力学条件（如温度、溶剂组成等）的改变，通过液-液相分离（liquid-liquid phase separation，LLPS）形成共存的“浓相”与“稀相”。该现象可由Flory-Huggins理论等高分子统计学理论很好地描述，已成为高分子物理教材经典教学内容中不可或缺的部分。 近年来，越来越多的生物学实验观察到生命体内由生物大分子通过液-液相分离形成的凝聚体（condensate） [ 1 ] ， 掀起了生物大分子液-液相分离研究的热潮。需要指出的是，这股热潮不只是由“经典概念找到新应用方向”引起的，实质上是由于凝聚体的形成及结构与其重要生物学功能直接相关。 生命体动态地利用固有无序 ………………………………