Diffusion of intrinsically disordered proteins within viscoelastic membraneless droplets
本研究利用分子动力学模拟揭示了FUS和DDX4等内在无序蛋白在生物分子凝聚物液滴中因粘弹性和限制效应表现出瞬态次扩散，且其在液滴内部与界面的构象及扩散差异导致位移分布非高斯性。
2024-01-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
On the abundance of intrinsically disordered proteins in the human proteome and its relation to diseases: there is no enrichment
内在无序蛋白至少在过去的十年里一直吸引着蛋白质科学界。有一个完善的研究路线，旨在揭示内在无序蛋白（IDPs）在人类疾病发展中发挥的关键作用。主要的论点是，IDP差异更多地存在于疾病相关蛋白质组中。在这篇文章中，我们比较了人类蛋白质中疾病的频率，包括疾病相关的和非疾病相关的。在两个蛋白质亚组中，紊乱的频率相当。紊乱在人类蛋白质中广泛存在，但它不是参与癌症、心血管疾病、糖尿病和神经退行性疾病发展的蛋白质的特定先决条件。癌症相关蛋白质的一种趋势是在统计学上比其余的人类蛋白质更无序。
2014-10-16 q-bio.BM q-bio.GN
IDP-Bert: Predicting Properties of Intrinsically Disordered Proteins (IDP) Using Large Language Models
本文提出IDP-Bert深度学习模型，利用Transformer和蛋白质语言模型仅从氨基酸序列预测固有无序蛋白的回转半径、去相关时间和热容等性质，避免了昂贵的实验与模拟。
2024-11-23 q-bio.BM
Configurational Entropy of Folded Proteins and its Importance for Intrinsically Disordered Proteins
许多成对加性力场在内在无序蛋白（IDP）和区域（IDR）中被积极使用，其中一些修改能量项以改善IDP/IDR的描述，但在很大程度上与无序状态的溶液实验不一致。我们已经评估了代表性的成对和多体蛋白质和水力场对实验数据的代表性的IDP和IDR，肽，经历了无序到有序的过渡，并为7个球状蛋白质的大小范围从130-266氨基酸。我们发现，力场与最大的统计波动的回转半径和通用的林德曼值折叠状态的一致，同时更好地描述IDP和IDR和无序到有序的过渡。因此，力场应该表现出的关键是很好地描述IDR/IDP不仅仅是蛋白质和水的能量之间的平衡，但能量效应和球状蛋白质折叠态的构型熵之间的平衡。
2020-11-12 physics.bio-ph q-bio.BM
Biological Insights from Integrative Modeling of Intrinsically Disordered Protein Systems
本文综述了利用整合建模方法从固有无序蛋白及其复合物结构系综中获取生物学洞见的多种策略，并重点总结了无序区域在结合、相分离和药物靶向中的结构与动态特征。
2024-12-27 physics.bio-ph q-bio.BM
Calibrated Langevin dynamics simulations of intrinsically disordered proteins
我们进行了广泛的粗粒度（CG）朗之万动力学模拟的内在无序蛋白（IDPs），具有波动的构象统计之间的排除体积随机游走和崩溃的小球。我们的CG模型包括排斥立体，有吸引力的疏水，和残基之间的静电相互作用，并校准到一个大的收集的单分子荧光共振能量转移数据的36对残基间的分离在5个IDP：$α$ -，$β$ -，和$γ$ -突触核蛋白，微管相关蛋白$τ$，和胸腺素原$α$。我们发现，我们的CG模型是能够概括的平均残基间的分离，无论选择的疏水性尺度，这表明，我们的校准模型可以鲁棒地捕捉构象动态的IDPs。然后，我们采用我们的模型来研究11个已知的IDP的回转半径与化学距离的缩放。我们发现平均电荷和疏水性空间中折叠蛋白质和IDP之间分界线的距离与回转半径与蛋白质化学距离的标度指数之间存在强相关性。
2014-07-02 q-bio.BM
Computational Methods to Investigate Intrinsically Disordered Proteins and their Complexes
本文综述了研究固有无序蛋白质及其复合物和相分离状态的计算方法，涵盖统计模型、物理方法和机器学习手段，用于结构系综生成与实验验证。
2024-09-03 physics.bio-ph q-bio.BM
How do intrinsically disordered protein regions encode a driving force for liquid-liquid phase separation?
液液相分离是形成生物分子凝聚体的基本机制。无序蛋白质区域通常驱动相分离，但无序蛋白质区域的分子相互作用尚未得到很好的理解，有时导致所有无序蛋白质区域驱动相分离的合并。考虑到相分离在许多细胞过程中的关键作用，以及相分离功能障碍可能导致衰弱性疾病，我们理解相行为背后的相互作用和序列特性是很重要的。一个概念框架，将IDR分为相互作用和溶剂化区域已被证明是特别有用的，和分析实例和粗粒度的模型可以测试我们对实验阶段行为的驱动力的理解。经过验证的模拟范例使序列空间的探索，以帮助我们了解无序的蛋白质区域如何编码相行为，IDRs可能介导细胞中的相分离，以及IDRs相反是高度可溶的。
2020-08-07 q-bio.BM
Random-phase-approximation theory for sequence-dependent, biologically functional liquid-liquid phase separation of intrinsically disordered proteins
内在无序蛋白（IDP）的非极性/疏水性通常较低，但极性、带电和芳香族氨基酸组成相对较高。一些IDP在活细胞的水性环境中经历液液相分离。具有增强的IDP浓度的所得相可以作为无膜细胞器的主要组分，其通过创建其自身的富含IDP的微环境来刺激关键的生物功能。IDP相行为受其氨基酸序列的控制。为了在理解这种序列-相位关系方面取得进展，我们报告了最近引入的随机相位近似（RPA）杂聚物理论应用的进一步进展，以解释IDP相分离中的序列特异性静电。在这里，我们研究计算的变化相行为相对于块长度和电荷密度的模型聚两性电解质的交替等长的电荷块，以深入了解在IDP相分离中观察到的趋势。作为一个现实生活中的例子，该理论被应用到合理化/预测的236个残基的N-末端无序区域的RNA解旋酶Ddx 4和其电荷乱序突变体的实验数据是可用的双节和spinodal相行为。RPA预测的相图和平均场Flory-Huggins和Overbeek-Voorn/Debye-Hückel理论预测的相图之间存在根本差异。在RPA的背景下，物理上合理的依赖于蛋白质浓度的相对介电常数可以产生有利于IDP-IDP吸引的协同效应，从而显着增加相分离的趋势。这些研究结果的分歧为IDP相分离理论的未来发展进行了讨论。
2016-09-26 cond-mat.soft q-bio.BM
Small-angle scattering studies of intrinsically disordered proteins and their complexes
内源性无序蛋白（IDP）具有广泛的生物学功能。它们的相关性激发了强烈的研究活动，寻求表征它们的序列/结构/功能关系。然而，这些分子的构象可塑性阻碍了传统的结构方法的应用，新的工具和概念正在开发，以解决它们带来的挑战。小角散射（SAS）是一种结构生物学技术，用于探测无序蛋白质及其与其他生物分子复合物的大小和形状。SAS的低分辨率特性可以通过专门设计的计算工具及其与互补结构信息的组合解释来补偿。在这篇综述中，我们描述了SAS应用于无序蛋白质和高度灵活的复合物的最新进展，并讨论了当前的挑战。
2016-11-07 physics.bio-ph q-bio.BM
Electrostatic Forces Mediate Fast Association of Calmodulin and the Intrinsically Disordered Regulatory Domain of Calcineurin
内在无序蛋白（IDP）和具有内在无序区（IDR）的蛋白质控制着许多令人生畏的生理过程。对于这些蛋白质，其与信号转导通路中蛋白质相互作用的分子机制尚不清楚。使用折叠的，钙负载的钙调蛋白（CaM）与钙调磷酸酶调节IDP作为IDP介导的信号转导事件的原型的相互作用，我们发现IDP结构和静电相互作用的相互作用，在确定蛋白质-蛋白质协会的动力学。使用一系列的生物物理方法，包括停流和计算模拟，我们量化的相对贡献的静电相互作用和构象合奏的特点，在确定关联动力学的钙调蛋白（CaM）和钙调神经磷酸酶调节结构域（CaN RD）。我们的主要研究结果是，钙调素/CN RD协会率强烈依赖于离子强度和观察到的利率在很大程度上是由静电驱动的相互作用强度之间的钙调素和狭窄的CaN RD钙调素识别域。这些研究突出了控制信号转导动力学的分子机制，可用于涉及IDP的广泛的信号级联。
2016-11-13 q-bio.BM
Modulating Hierarchical Self-Assembly In Thermoresponsive Intrinsically Disordered Proteins Through High-Temperature Incubation Time
本文发现高温孵育时间是调控类 resilin 固有无序蛋白分级自组装的关键参数，延长孵育可形成序列依赖的微米棒状、椭球状及纳米层状有序结构，为无序蛋白自组装控制提供了新方法。
2023-11-30 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Analytical Theory for Sequence-Specific Binary Fuzzy Complexes of Charged Intrinsically Disordered Proteins
内在无序蛋白（IDP）是一类重要的生物学功能蛋白。与折叠蛋白相反，某些IDP之间的分子识别是“模糊的”，因为它们的结合和/或相分离是由相互作用的IDP的氨基酸序列随机控制的，而它们组装的构象在很大程度上保持无序。为了帮助阐明这个迷人的，但知之甚少的现象的一个基本方面，一个同源或异源二聚体对polyampholytic IDP的结合建模统计力学使用集群扩展。我们发现，结合亲和力的二元模糊复合物的模型强烈相关的一个新衍生的简单的“jSCD”参数容易计算的对IDP的序列电荷模式。我们的分析理论的预测是在粗粒度的显式链模拟基本一致。这个计算效率高的理论框架，预计将广泛适用于合理化和预测序列特异性的IDP-IDP多静电相互作用。
2020-07-07 q-bio.BM
On the potential of machine learning to examine the relationship between sequence, structure, dynamics and function of intrinsically disordered proteins
内在无序蛋白（IDPs）是一类具有不同性质的蛋白质。IDP和内在无序区（IDR）之间的折叠结构域散布的一般特点是没有持久的三级结构，而是它们之间的大量不同的和经常扩展的结构相互转换。IDP和IDR参与了非常广泛的生物学功能，并揭示了新的相互作用机制，虽然它们违背了折叠蛋白质的常见结构-功能范式，但它们的结构偏好和动力学对其功能非常重要。我们在这里讨论IDP和IDR领域的开放问题，重点关注机器学习和其他计算方法发挥作用的领域。我们讨论了旨在预测瞬时形成的局部和长程结构的计算方法，包括综合结构生物学方法。我们讨论了许多不同的方式，其中IDP和IDR可以结合到其他分子，无论是通过短的线性图案，以及在形成较大的动态复合物，如生物分子凝聚体。我们讨论了实验如何提供对这种复合物的洞察，并可能实现更准确的预测。最后，我们讨论了国内流离失所者在疾病中的作用，以及如何需要新的方法来解释国内流离失所者的基因组变异的机制影响。
2021-06-01 q-bio.BM
Variants of intrinsic disorder in the human proteome
在本文中，我们提出了一个简单的操作定义的变体无序蛋白质，以人类蛋白质组作为案例研究。重点是主要是非结构化的蛋白质和蛋白质，其中包含长的非结构化区域容纳在一个整体的折叠结构之间的区别。我们特别区分：i）非无序蛋白质（NDP），其所有残基都是有序的，或者不具有长于30个残基的无序片段，也不具有多于30%的无序残基; iii）固有无序的蛋白质（IDP），其具有至少一个长于30个残基的无序区段并且其30%以上的残基是无序的; iv）具有片段化紊乱的蛋白质（FRAG_IDP），其不具有长于30个残基的无序片段，但尽管如此，至少有30%或更多的残基被预测为无序的。这些变体的潜在用途在几组疾病相关蛋白质中进行了检查。我们的主要结论指出，IDRP更类似于NDP比IDPs。IDRP和NDP具有类似的功能库，并且可能共享与底物相互作用的锁和钥匙机制。IDRP和IDP在人类疾病相关蛋白中存在差异。IDRP可能在复杂疾病的发展中不起特定作用，因为它们在疾病相关蛋白质和整个人类蛋白质组中的频率相似。国内流离失所者可能在癌症、神经退行性疾病、甲状腺和肝脏疾病的出现中发挥作用。
2016-11-18 q-bio.BM
Machine learning methods to study sequence-ensemble-function relationships in disordered proteins
本文综述了利用机器学习方法研究无序蛋白质序列-ensemble-功能关系的最新进展，涵盖构象ensemble生成、序列设计及序列与功能关联，强调实验、理论与模拟的整合及进化约束的作用。
2025-02-26 q-bio.BM
Binding-and-folding recognition of an intrinsically disordered protein using online learning molecular dynamics
Universitat Pompeu Fabra（庞培法布拉大学）
内在无序蛋白通过与其它蛋白质结合后折叠参与许多生物过程。然而，从原子论的角度来看，耦合的折叠和结合过程并没有得到很好的理解。其中一个主要问题是折叠是在结合之前还是之后发生的。在这里，我们使用一种新的无偏高通量自适应采样方法来重建之间的结合和折叠的无序的反式激活结构域的\mbox{c-Myb}和KIX结构域的CREB结合蛋白。重建的长期动力学过程突出了作为折叠的$α$ -螺旋的\mbox{c-Myb}上的短延伸氨基酸的结合。亮氨酸残基，特别是Leu 298至Leu 302，建立初始天然接触，其引发肽的其余部分的结合和折叠，其中N-末端区域上的构象选择与C-末端的诱导配合的混合物。
2023-02-20 cs.LG physics.comp-ph q-bio.BM
Disordered But Rhythmic: the role of intrinsic protein disorder in eukaryotic circadian timing
该研究探讨内在无序蛋白质区域（IDRs）在真核生物昼夜节律计时中的作用，阐述其作为动态相互作用模块支持稳健计时的生物物理机制，调查不同物种钟蛋白中的IDRs并讨论其重要性。
2025-08-25 q-bio.BM
GeoGraph: Geometric and Graph-based Ensemble Descriptors for Intrinsically Disordered Proteins
InstaDeep
GeoGraph通过结合几何和图方法，从序列预测内在无序蛋白质的构象集合统计信息，提升对关键生物物理性质的预测能力。
2025-12-18 cs.LG q-bio.BM
Artificial intelligence techniques for integrative structural biology of intrinsically disordered proteins
Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）；University of Chicago（芝加哥大学）；University of Pittsburgh（匹兹堡大学）
我们概述了人工智能（AI）和机器学习（ML）技术在内在无序蛋白（IDP）集成结构生物学方面的最新进展。IDP挑战传统的蛋白质结构-功能范式，通过调整它们的构象以响应特异性结合伴侣，导致它们介导多样且通常复杂的细胞功能，如生物信号传导、自组织和区室化。因此，对传统的结构测定技术来说，获得对其功能的机械见解是具有挑战性的。通常，科学家们不得不依靠从各种实验技术中获得的零碎证据来描述其功能机制。多尺度模拟可以帮助弥合关于IDP结构功能关系的关键知识差距-然而，这些技术在解决IDP构象集合中的涌现现象方面也面临挑战。我们认为，可扩展的统计推断技术可以有效地整合从多种实验技术以及模拟收集的信息，从而提供访问这些新兴现象的原子细节。
2020-12-01 cs.AI q-bio.BM
Solvent Effects in the Helix-Coil Transition Model can explain the Unusual Biophysics of Intrinsically Disordered Proteins
我们分析了一个模型的统计描述的多肽链螺旋线圈过渡，在那里我们考虑到其主要序列的特异性，量化的相空间体积比的数量对应于螺旋构象的所有可访问的状态。然后将所得的过渡相图与内在无序蛋白（IDP）中二级结构的不寻常行为并列，并观察到许多相似之处，即使蛋白质折叠是一个比螺旋-卷曲过渡更复杂的过渡。事实上，在IDP中观察到的大体积和疏水性氨基酸的缺陷，转化为相空间体积的较大值，使我们能够定位螺旋-卷曲转变的参数空间中的区域，该区域对应于IDP中构象转变固有的二级结构转变，并且与球状蛋白相比，其特征在于修改的相图。在这里，我们认为如何修改的相图的性质，从一个模型的螺旋线圈过渡在溶剂中，将照亮了转出响应的IDP的环境条件的变化，直接遵循从折返（冷变性）分支在他们的折叠相图。
2015-07-14 q-bio.BM
All-atom Molecular Dynamics Simulations of the Projection Domain of the Intrinsically Disordered htau40 Protein
我们已经进行了所有的原子分子动力学模拟的投影结构域的内在无序htau 40蛋白。在高温下生成合适的起始构象的集合后，在室温下，在自适应盒算法中，我们生成了回转半径、二级结构时间序列的直方图，生成了模型小角度X射线散射强度，并生成了模型化学位移图，用于与溶剂化和丝状tau蛋白的核磁共振数据进行比较。值得注意的是，我们发现化学位移谱与丝状tau比基于全长溶液的tau更一致。我们还进行了主成分分析，并找到三个基本组：紧凑的小球，蝌蚪，和扩展的铰链结构。为了验证自适应盒和我们的力场选择，我们在具有不同力场的大型常规盒中进行了有限的模拟，发现我们的基本结果没有改变。我们还进行了两个模拟与TIP 4P-D水模型，其效果取决于初始配置是紧凑的或扩展。
2016-10-30 q-bio.BM
Charge fluctuation effects on the shape of flexible polyampholytes with applications to Intrinsically disordered proteins
无规聚两性电解质（PA）含有沿聚合物链随机分布的带正电荷和带负电荷的单体。假设电荷之间的相互作用由德拜-休克尔势给出。我们发现，PA的大小是由静电相互作用之间的相互作用，引起的静电（PE）的效果，由于每个单体的净电荷（$σ$），和一个有效的吸引PA相互作用，由于电荷波动，$δσ$。当PA效应很重要时（${\frac{δσ}σ} > 1$），这些项之间的相互作用引起回转半径$R_g$对德拜长度倒数$κ$的非单调依赖性。在相反的极限下，$R_g$随着$κ$的增加而单调减少。PA链的模拟，使用带电珠弹簧模型，进一步证实了我们的理论预测。模拟明确表明，构象异质性表现在序列之间具有相同的PA参数。一个明确的含义是，PA序列的相位，并通过推理IDP，不能仅使用裸PA参数（$σ$和$δσ$）来确定。该理论用于计算$N$上$R_g$的变化，即一组内含子紊乱蛋白（IDP）的残基数量。对于$N$在24到441之间的某类IDP，尺寸随着$R_g \sim N^{0.6}$而增长，这与小角X射线散射（SAXS）实验的数据一致。
2018-06-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
DISPROTBENCH: Uncovering the Functional Limits of Protein Structure Prediction Models in Intrinsically Disordered Regions
Institute for Clarity in Documentation（清晰文档研究所）；Inria Paris-Rocquencourt（巴黎-罗克琴堡研究所）；Rajiv Gandhi University（拉贾·甘地大学）；Tsinghua University（清华大学）；Palmer Research Laboratories（帕勒研究实验室）
DISPROTBENCH通过引入功能不确定性敏感度度量，揭示蛋白质结构预测模型在内源性无序区域的功能限制及预测不确定性对下游任务的影响。
2026-02-10 cs.LG q-bio.BM
Deep Learning of Proteins with Local and Global Regions of Disorder
针对固有无序蛋白质/区域预测置信度低的问题，提出基于Transformer语言扩散模型的IDPForge方法，生成与实验数据一致的全原子无序集合，无需序列特异性训练或重加权，促进无序蛋白质结构研究。
2025-03-29 q-bio.BM
Coarse-Grained Residue-Based Models of Disordered Protein Condensates: Utility and Limitations of Simple Charge Pattern Parameters
由蛋白质和核酸的相分离支撑的生物分子凝聚体具有重要的生物学功能。为了深入了解其遗传基础，我们研究了内在无序蛋白（IDPs）的液液相分离（LLPS）如何依赖于它们的序列电荷模式，使用连续Langevin链模型，其中每个氨基酸残基由单个珠表示。电荷模式的特征在于“块度”测量$κ$和“序列电荷装饰”（SCD）参数。与随机相位近似（RPA）理论和晶格模拟一致，对于一组序列，由临界温度$T^*_{\rm cr}$表征的LLPS倾向随着SCD的增加而增加，所述序列显示$κ$和$-$ SCD之间的正相关性。相对于RPA，在$T^*_{\rm cr}$中模拟的序列依赖性变化通常-尽管不总是-更小，而模拟的临界体积分数更高。然而，对于在$κ$和$-$ SCD之间表现出反相关的一组序列，模拟的$T^*_{\rm cr}$对任一参数都非常不敏感。此外，我们发现，块状序列，允许强静电排斥可以导致共存曲线与向上的RPA规定的，但严格交替电荷序列的LLPS倾向可能高估RPA和晶格模型，因为这个序列的链间稳定需要空间对齐，是难以实现在真实空间。这些结果有助于描绘的效用和限制的收费模式参数和RPA，指出进一步的努力，合理化新观察到的微妙之处。
2018-10-30 cond-mat.soft q-bio.BM
Self-assembly of protein amyloid: a competition between amorphous and ordered aggregation
蛋白质以淀粉样纤维的形式聚集具有重要的生物学和技术意义。虽然自组装过程是非常有效的，聚集体不是在纤维状的形式也会发生，它是重要的，包括这些无序的物种时，讨论系统的热力学平衡行为。在这里，我们开始这样一个任务，通过考虑的混合物的单体蛋白质和相应的聚集体的无序形式（胶束）和纤维状的形式（淀粉样蛋白原纤维）。从这些物种各自的结合自由能的模型，我们计算它们的浓度在热平衡。然后，我们讨论如何纳入无序结构进一步了解经验观察到的各种淀粉样蛋白促进因子，和原纤化的动力学。
2009-08-12 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Predicting heteropolymer interactions: demixing and hypermixing of disordered protein sequences
本研究构建杂聚物相互作用有效理论，结合分子动力学模拟揭示蛋白质无序区序列去混合规律，提出序列设计策略并证明可去混合的序列数量受限，为相分离预测及蛋白质功能研究提供理论基础。
2024-06-23 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Structural flexibility of intrinsically disordered proteins induces stepwise target recognition
内在无序蛋白（IDP）缺乏稳定的三维结构，而当其与靶分子结合时折叠成特定结构。在一些IDP-靶复合物中，并非所有的靶结合表面都暴露在外部，并且在它们的结合过程中观察到中间状态。我们认为，通过中间状态的逐步目标识别是IDP与具有"隐藏"结合位点的目标结合的特征。为了研究IDP与隐藏靶结合位点的结合，我们在HP模型的基础上构建了IDP晶格模型。在我们的模型中，IDP被建模为一个链和目标被建模为一个高度粗粒度的对象。我们引入运动和内部相互作用的目标，以隐藏其结合位点。在未隐藏的结合位点的情况下，观察到的自由状态和结合状态之间的两个状态的过渡，我们认为，这代表耦合折叠和绑定。引入隐藏的结合位点，我们发现了一个中间结合状态，在该状态下IDP形成各种结构以暂时稳定复合物。中间状态为IDP进入隐藏的结合位点提供了支架。我们称这个过程为多形式绑定。我们的结论是，IDPs的结构灵活性，使他们能够访问隐藏的结合位点，这是一个功能优势的IDPs。
2013-11-12 q-bio.BM
Small-Angle X-Ray Scattering Signatures of Conformational Heterogeneity and Homogeneity of Disordered Protein Ensembles
物理上，预期非均聚多肽的无序集合是异质的;即，它们应该不同于那些均聚物的均质集合，所述均聚物集合在端到端距离$R_{\rm EE}$和回转半径$R_{\rm g}$的平均值之间具有基本上唯一的关系。然而，最近有人提出，无序蛋白质构象尺寸的小角X射线散射（SAXS）数据几乎完全可以通过均聚物系综来合理化。评估这一观点，链模型模拟被用来评估SAXS确定的分子形状因子（MFFs）方面的同质与异质系综的歧视性权力。这里采用的一般方法是不受任何假设合奏编码，在假设的异构合奏，我们评估不限于那些所需的简单的相互作用计划。我们对具有更窄分布的$R_{\rm EE}$和$R_{\rm g}$的某些异质系综的MFF的分析表明，虽然它们偏离同质系综的MFF，但差异可能相当小。值得注意的是，一些非球面性和$R_{\rm EE}$与均匀系综的那些完全不同的异质系综仍然可以表现出几乎相同的MFF，这表明SAXS MFF通常不能提供构象系综的基本性质的唯一表征。换句话说，总体到MFF的映射实际上是多对一的并且可能是非平滑的。杂聚物的变化的$R_{\rm EE}$ -$R_{\rm g}$的关系，进一步展示了使用分析微扰理论在这里开发的灵活的杂聚物。我们的研究结果解释实验数据的分歧进行了讨论。
2021-06-09 cond-mat.soft q-bio.BM
Self-Templated Nucleation in Peptide and Protein aggregation
肽和蛋白质表现出组装成高度有序的纤维状聚集体的共同趋势，其形成以成核依赖的方式进行，通常在形成无序的低聚组装体之前。这一过程受到了广泛关注，因为无序的寡聚体聚集体与神经退行性疾病如阿尔茨海默病和帕金森病有关。在这里，我们描述了一个自模板成核机制，确定之间的过渡的多肽链的初始缩合成无序的组件和它们重新排序成纤维状结构。我们目前的结果表明，在分子水平上，这种转变是由于多肽链重新排序的低聚物成纤维状组件，其表面作为模板，稳定无序的组件内的能力。
2009-01-13 q-bio.BM
Phase separation and single-chain compactness of charged disordered proteins are strongly correlated
内在无序蛋白（IDP）的液液相分离是细胞中无膜细胞器调节形成的主要基础因素。IDP的相行为对其氨基酸序列敏感。在这里，我们应用最近的随机相近似聚合物理论，以探讨如何为多个链的蛋白质相分离的趋势，其特征在于由临界温度$T^*_{\rm cr}$，与蛋白质的单链平均回转半径$\langle R_{\rm g} \rangle$。对于一组含有相同数量的正电荷和负电荷残基的不同排列的序列，我们发现了一个惊人的相关性$T^*_{\rm cr}\sim \langle R_{\rm g} \rangle^{-γ}$与$γ$一样大的$\sim 6.0$，表明静电效应对促进单链构象的紧凑性和相分离具有类似的显着影响。此外，$T^*_{\rm cr}\propto -{\rm SCD}$，其中SCD是最近提出的仅由序列信息确定的“序列电荷装饰”参数。我们的研究结果破译IDP相位分离的序列依赖的分歧进行了讨论。
2017-05-18 q-bio.BM
Towards a Unified Framework for Determining Conformational Ensembles of Disordered Proteins
针对无序蛋白质结构表征的挑战，提出一个整合先进实验与计算方法的统一框架，包含数据获取、系综生成和验证三个模块，以确保准确可重复地确定其构象系综，并指出力场准确性等开放挑战。
2025-08-12 q-bio.BM q-bio.QM
Structural ensembles of disordered proteins from hierarchical chain growth and simulation
紊乱的蛋白质和核酸在细胞功能和疾病中起关键作用。在这里，我们回顾了最近的进展，在计算探索的构象动力学的柔性生物分子。我们专注于分层链增长（HCG）从片段库建立原子分子动力学模拟。HCG以统计学上可重复的方式将链片段组合成全长原子详细的生物分子结构的集合。输入片段结构通常从分子动力学模拟收集，但也可以来自结构数据库。实验数据可以在链条装配期间和之后进行整合。应用于神经变性相关蛋白$α$ -突触核蛋白、tau和TDP-43，包括作为缩合物，说明了HCG的使用。最后，我们强调了与基于AI的结构建模的新兴联系。
2022-10-28 physics.bio-ph physics.chem-ph q-bio.BM
Controlling the folding and substrate-binding of proteins using polymer brushes
蛋白质的折叠与其与底物的结合之间的偶联程度因蛋白质而异。一些蛋白质在溶液中具有高度结构化的天然状态，而另一些则是天然无序的，并且仅在结合时完全折叠。在这封信中，我们使用蒙特卡罗模拟来研究如何无序的聚合物链接枝周围的结合位点影响折叠和结合的三个模型蛋白质。接近完全折叠的底物的蛋白质在结合过程中比那些折叠和结合是合作的蛋白质受到更多的阻碍。聚合物链作为局部拥挤剂，可以选择正确的折叠和结合的配置，有利于非特异性吸附状态。用于形成所有蛋白质内和蛋白质-底物接触的自由能变化可以非单调地取决于聚合物长度。
2012-04-27 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Best practices for the manual curation of Intrinsically Disordered Proteins in DisProt
本文为DisProt数据库中内在无序蛋白（IDPs）和区域（IDRs）的人工审录提供了最佳实践指南，详细描述了文献审录的各步骤及用例，以确保数据一致性与获取质量。
2023-10-25 q-bio.BM
Differential Effects of Sequence-Local versus Nonlocal Charge Patterns on Phase Separation and Conformational Dimensions of Polyampholytes as Model Intrinsically Disordered Proteins
本文比较电荷块状度κ与非局域性加权SCD参数，发现SCD更擅长预测孤立链回转半径，而两者对多两性电解质相分离UCST的预测能力相当，揭示了序列局部与非局部电荷模式对构象和相分离的不同影响。
2024-07-26 q-bio.BM
Extended Experimental Inferential Structure Determination Method for Evaluating the Structural Ensembles of Disordered Protein States
表征具有内在或未折叠状态的蛋白质包括结构生物学中的新前沿，需要表征多样和动态的结构集合。我们介绍了一个全面的贝叶斯框架，扩展实验推断结构确定（X-EISD）方法，该方法通过考虑广泛的实验数据和结构的反算模型的不确定性来计算蛋白质结构系综的最大对数似然，包括NMR化学位移，J-耦合，核奥弗豪泽效应，顺磁弛豫增强，残余偶极耦合，和流体动力学半径，单分子荧光Förster共振能量转移效率和小角X射线散射强度曲线。我们将X-EISD应用于drkN SH 3展开状态域，并表明某些实验数据类型比其他类型更有影响力，既消除了结构系综模型，同时也找到了同样可能的无序系综，这些系综具有替代结构特性，将刺激进一步的实验来区分它们。
2019-12-29 physics.bio-ph q-bio.BM
Charge Pattern Matching as a "Fuzzy" Mode of Molecular Recognition for the Functional Phase Separations of Intrinsically Disordered Proteins
内在无序蛋白（IDP）的生物功能性液液相分离是由其氨基酸序列编码的相互作用驱动的。目前知之甚少的分子识别机制分配不同的IDP序列到各种细胞无膜区室。最近通过将随机相位近似（RPA）聚合物理论应用于静电学来解决相关物理，这是支配IDP相位特性的主要能量分量。RPA解释了电荷模式，因此比Flory-Huggins和Overbeek-Voorn平均场理论更有优势。为了在破译多个IDP序列的相行为方面取得进展，在此将一种IDP物质加溶剂的RPA制剂扩展到处理含有两种IDP物质的聚两性电解质溶液。新的公式通常允许两相的二元共存，对于两个不同的IDP序列，每个相包含一组不同的体积分数$(ϕ_1,ϕ_2)$。两个预测的共存相位之间的不对称性，关于它们的$ϕ_1/ϕ_2$比率的两个序列的增加，增加其电荷模式之间的失配。这一发现指出了一个多价的，随机的，“模糊”的分子识别模式，有助于不同的IDP序列不同地填充到单独的相隔室。一个直观的说明，这种趋势是由弗洛里-哈金斯模型，从而也探讨了一个假设的情况下，三元共存。本RPA理论的相对介电常数$ε_{\rm r}(ϕ)$取决于IDP体积分数$ϕ=ϕ_1+ϕ_2$的增强导致更高的相分离倾向，与我们先前研究的一种IDP物种的情况一致。...
2017-10-20 q-bio.BM
Frontiers in integrative structural biology: modeling disordered proteins and utilizing in situ data
本文综述了整合结构生物学中无序蛋白建模与冷冻电子断层扫描原位数据利用的最新进展，并指出了方法开发的关键机遇。
2024-06-30 q-bio.BM
Evolution of SLiM-mediated hijack functions in intrinsically disordered viral proteins
本文综述了内在无序蛋白中SLiM介导的劫持功能进化，通过乳头瘤病毒E7和腺病毒E1A模型，揭示了SLiM的趋同进化、共进化及与宿主适应性的关联。
2023-11-13 q-bio.BM q-bio.PE
A thermodynamic metric quantitatively predicts disordered protein partitioning and multicomponent phase behavior
Princeton University（普林斯顿大学）
本文提出一个热力学模型，通过学习低维表示预测IDR在复杂混合物中的相行为，提供几何直观的预测并解决IDR生物物理中的核心问题。
2026-03-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Multi-scale sequence correlations increase proteome structural disorder and promiscuity
大量的实验表明，生物体蛋白质组中存在着高度的混杂性和结构紊乱。在这里，我们问的问题是什么使蛋白质混杂，即，倾向于非特异性相互作用，并且结构无序。我们预测蛋白质序列内氨基酸位置的多尺度相关性在统计学上增强了混杂的蛋白质内和蛋白质间结合的倾向。我们发现，序列之间的相关性氨基酸相同类型的统计学增强结构紊乱的蛋白质和生物体蛋白质组的枢纽。我们还表明，结构无序的蛋白质具有显着更高程度的序列顺序比结构有序的蛋白质。我们开发了一个分析理论，这种效果和预测的稳健性，我们的结论相对于氨基酸组合物和相互作用序列之间的微观电位的形式。我们的发现对于理解由序列重复延伸引起的蛋白质聚集疾病的分子机制具有重要意义。
2011-05-09 q-bio.BM q-bio.GN q-bio.MN
The complexity of protein interactions unravelled from structural disorder
结构紊乱可能是蛋白质相互作用的一种新机制的想法在文献中广泛存在，尽管支持这一点的统计学显著结构研究的数量少得令人惊讶。在与以前的作品不同，我们的结论完全依赖于一个大规模的分析，所有的134337 X射线晶体结构的蛋白质数据库平均超过集群的几乎相同的蛋白质序列。在这项工作中，我们探讨了组织的复杂性时，观察到的蛋白质位于替代复合物的所有相互作用的接口，显示接口逐步加起来，在一个层次的方式。我们进一步研究了这种复杂性与不同的结构紊乱措施的连接：标准的缺失残基和一个新的定义，称为“软紊乱”，它涵盖了所有的灵活和结构无定形残基的蛋白质。我们发现的证据表明，相互作用界面和软无序区域往往涉及大致相同的氨基酸的蛋白质，和初步的结果表明，软无序斑点的表面区域，新的接口逐渐容纳复杂的形成。我们的研究结果表明，无序区域不仅携带复合物内替代界面位置的关键信息，而且还携带组装顺序的信息。我们在几个例子中验证了这些假设。最后，我们比较了我们的措施的障碍与几个障碍的预测，显示这些后者是优化预测的残基是失踪的蛋白质的所有替代结构，他们不能赶上复杂的形成后无序区域的渐进演变。然而，预测的残基，如果没有丢失，往往被表征为软无序。
2020-11-24 cond-mat.dis-nn physics.bio-ph q-bio.BM
Coexistence between fluid and crystalline phases of proteins in photosynthetic membranes
光系统II（PSII）及其相关的捕光复合物II（LHCII）高度集中在光合类囊体膜的基粒堆叠区域。在膜内，PSII-LHCII超复合物可以以无序堆积、有序阵列或其混合物排列。阵列形成背后的物理驱动力是未知的，这使得确定阵列在调节光捕获或能量转换效率中的可能功能作用的尝试变得复杂。在这里，我们介绍了一个粗粒度的耦合光合膜蛋白质相互作用的模型，专注于只有两种粒子类型，具有简单的形状和结构研究激发的势能。报告模型的平衡波动的计算机模拟，我们证明了它的成功再现不同的结构特征，在实验中观察到的，包括扩展PSII-LHCII阵列。自由能计算表明，阵列的出现标志着一个相变从无序的流体状态到系统跨越晶体，这可以很容易地被逮捕的热力学约束或缓慢的动力学。流体-晶体共存的区域很宽，包括许多生理相关的参数制度。我们的研究结果表明，基粒膜位于或接近相共存，赋予显着的结构和功能的灵活性，这个密集的膜蛋白系统。
2013-02-26 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Designability and Thermal Stability of Protein Structures
据信，自然界中只有大约1,000种不同性质的蛋白质折叠。在这里，我们回顾了理论研究，这些研究表明，一些折叠本质上比其他折叠更可设计，{ \it即}。是大量序列的最低能量状态。与这些折叠相关的序列也被发现是异常热稳定的。高度可设计的结构和高度稳定的序列之间的联系通常被称为“可设计性原理”。可设计性原则可能有助于解释自然褶皱数量少的原因，也可能指导新褶皱的设计。
2003-03-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Learning protein constitutive motifs from sequence data
对进化相关的蛋白质序列的统计分析提供了关于它们的结构、功能和历史的见解。我们表明，限制玻尔兹曼机（RBM），旨在学习复杂的高维数据及其统计特征，可以有效地从序列信息的蛋白质家族建模。在这里，我们将RBM应用于20个蛋白质家族，并提出了详细的结果，两个短蛋白质结构域，Kunitz和WW，一个长的伴侣蛋白，Hsp 70，和合成的晶格蛋白的基准。RBM推断的特征是生物学上可解释的：它们与结构（如残基-残基三级接触、延伸的二级基序（$α$ -螺旋和$β$ -折叠）和固有无序区域）、功能（如活性和配体特异性）或系统发育一致性相关。此外，我们利用RBM设计新的蛋白质序列与推定的性质，通过组合和向上或向下的不同模式的意愿。因此，我们的工作表明，RBM是一个通用的和实用的工具，揭示和利用蛋白质家族的基因型-表型关系。
2019-02-27 q-bio.BM q-bio.QM
Software package for simulations using the coarse-grained CALVADOS model
该研究提出基于OpenMM和粗粒化CALVADOS模型的生物分子模拟软件包，支持多种生物分子模拟，介绍其力场、设计架构与使用方法，且免费开源便于扩展。
2025-04-14 q-bio.BM
A method for partitioning the information contained in a protein sequence between its structure and function
蛋白质利用储存在遗传密码中的信息并翻译成它们的序列，在细胞环境中执行明确定义的功能。编码这些功能的可能性由序列提供的信息量与蛋白质折叠成其结构后留下的信息量之间的平衡控制。我们开发了一种计算算法来评估指定蛋白质结构所需的信息量，同时考虑到蛋白质折叠的热力学性质。因此，我们表明，编码其结构后保留在蛋白质序列中的信息（“信息缺口”）非常接近编码其功能和相互作用所需的信息。然后，通过预测直接从蛋白质序列的信息间隙，我们表明，它可能会使用这些见解从信息理论来区分有序和无序的蛋白质，以确定未知的功能，并优化设计的蛋白质序列。
2018-05-23 q-bio.BM
Into the Unknown: From Structure to Disorder in Protein Function Prediction
本文综述了针对内在无序区域功能预测的新兴计算方法，分析了当前挑战，并提出社区驱动框架以提升IDR功能注释的可解释性与效率。
2025-07-03 q-bio.BM
Sequence composition and environment effects on residue fluctuations in protein structures
蛋白质结构波动的频谱和规模影响细胞现象的范围，包括蛋白质结构或其片段的稳定性、变构转换和能量转移。本文从热力学角度分析了蛋白质-蛋白质复合物中氨基酸残基波动分布与序列组成的关系。建立了一个考虑非均匀蛋白质质量分布和重正化残基间相互作用的单残基弹性网络模型。两个因素，蛋白质的质量分布和残留物的环境，被发现，以确定残留物的波动的规模。表面残留物比核心残留物经历更大的波动，与实验观察一致。在标准化的波动尺度上对残基进行排序产生了将氨基酸分为三组的不同分类。蛋白质结构的不稳定性可能与不规则二级结构元件（环）、变色龙序列和无序蛋白质中高含量的高波动残基和弱波动残基的缺乏有关。残基波动和蛋白质环的序列组成之间的强相关性支持这一假设。比较结合位点残基（界面残基）与其他表面残基的波动表明，平均而言，界面比蛋白质表面的其余部分更刚性，并且Gly、Ala、Ser、Cys、Leu和Trp具有在界面上形成更稳定的对接补丁的倾向。这一发现对于理解蛋白质结合机制和蛋白质结构稳定性具有广泛的意义。
2009-07-28 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Active learning of the thermodynamics-dynamics tradeoff in protein condensates
本研究通过粗粒化模拟和主动学习策略，发现并打破了蛋白质凝聚体中热力学与动力学的强相关性，揭示了可独立调节凝聚体物理性质的序列设计规则。
2023-12-09 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.comp-ph
Statistical mechanical properties of sequence space determine the efficiency of the various algorithms to predict interaction energies and native contacts from protein coevolution
研究进化相关性的同源序列比对的逆Potts模型已被证明是有用的，以获得残基-残基接触能和预测蛋白质中的接触。结果的质量在很大程度上取决于几个选择的详细模型和所使用的算法。我们以一种非常可控的方式构建了具有与真实蛋白质相似的统计特性的合成比对，并使用它们来评估不同反演算法及其变体的性能。现实的合成路线显示无序系统的低温阶段的典型功能，影响反演算法的功能。我们表明，玻尔兹曼-学习算法是计算上可行的，并在预测本地接触的能量表现良好。然而，所有算法都同样会出现误报，这使得使用不同算法的本地联系人的预测质量在很大程度上取决于系统。
2019-02-04 q-bio.BM
Fluctuations and the limit of predictability in protein evolution
该研究利用数据驱动的能量景观模拟蛋白质演化，通过时空相关函数区分源自祖先序列和随机突变的涨落，发现祖先序列的上位约束在短时间尺度主导演化动力学并影响序列重建性能。
2025-07-14 cond-mat.dis-nn q-bio.BM q-bio.PE
