Phase separation dynamics of gluten protein mixtures
我们调查的时间分辨同步辐射超小X射线散射的液-液相分离（LLPS）的面筋蛋白悬浮液的温度淬火后的动力学。研究了固定浓度（237 mg/ml）但具有不同蛋白质组成的样品。在我们的实验条件下，我们表明，流体粘弹性样品耗尽聚合谷蛋白相分离后的调幅分解过程。我们定量探测的后期粗化，结果从热力学之间的竞争，加快粗化速率的淬火深度的增加，和运输减慢的速度。对于甚至更深的淬灭，连续相的甚至更高的粘弹性导致“准”停滞相分离。异常相分离动力学是通过对比测量的凝胶样品中富含谷蛋白，由于弹性约束。这项工作说明了粘弹性的作用，在蛋白质分散液中的LLPS的动力学。
2019-07-09 cond-mat.soft
Interactions in protein solutions close to liquid-liquid phase separation: Ethanol reduces attractions via changes of the dielectric solution properties
乙醇是一种常见的蛋白质结晶剂、沉淀剂和变性剂，但也会改变溶液的介电性质。虽然乙醇诱导的去折叠主要归因于其疏水部分，但其对蛋白质相分离和蛋白质间相互作用的影响仍然知之甚少。本文以溶菌酶溶液为研究对象，从亚稳态液-液相分离（LLPS）和第二维里系数$B_2$两个方面研究了乙醇和NaCl对蛋白质溶液相行为和相互作用的影响。相图的测定表明，浊点温度降低和提高，通过添加乙醇和盐，分别。观测到的趋势可以用扩展的对应态定律解释为$B_2$的变化。$B_2$的结果与静态光散射和小角X射线散射实验的结果在定量上一致。此外，基于由Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek（DLVO）电势描述的蛋白质间相互作用并考虑介电溶液性质和由于乙醇和盐含量引起的静电屏蔽计算的$B_2$值定量地与实验观察到的$B_2$值一致。
2021-07-14 cond-mat.soft
Viscosity and Diffusion: Crowding and Salt Effects in Protein Solutions
我们报告的集体扩散的联合实验-理论研究，和静态剪切粘度的牛血清白蛋白（BSA）蛋白质的解决方案，专注于蛋白质和盐浓度的依赖性。从动态光散射和流变测量获得的数据进行比较，理论计算的基础上分析处理的球体模型的BSA与各向同性屏蔽库仑加硬球的相互作用。动力学计算的唯一输入是从一致的理论拟合到小角X射线散射（SAXS）数据的浓度系列获得的静态结构因子。该拟合基于结合高精度与低计算成本的积分方程方案。所有的实验探测的动态和静态性能的理论上再现至少半定量的准确性。对于低蛋白质浓度和低盐度，理论和实验都表明，在约化粘度的最大值，由蛋白质的静电斥力。考察了Kholodenko和Douglas [PRE 51，1081（1995）]提出的一个广义Stokes-Einstein（GSE）关系式的有效范围，该关系式将粘度、集体扩散系数和渗透压缩系数联系起来。在实验数据和理论模型中，在生理盐度的半稀释系统中，以及在任意蛋白质浓度的低盐条件下，发现GSE关系的显着违反。
2011-09-14 cond-mat.soft
Liquid-Liquid Phase Separation in a Minimal Explicit-Solvent Lattice Model Mimicking Protein Solutions
Indian Institute of Science Education and Research (IISER) Tirupati（印度科学教育研究所特里帕蒂分校）
采用含淬火无序的显式溶剂最小统计力学模型，研究蛋白质-溶剂和蛋白质-拥挤剂相互作用如何影响凝聚体的相行为与形态。
2026-05-25 cond-mat.soft
Entropic elasticity and dynamics of the bacterial chromosome: a simulation study
通过计算机模拟，研究了类DNA聚合物与非DNA结合蛋白和DNA结合蛋白相互作用的压缩和伸展动力学。我们考虑的几何形状是受到最近的实验的启发，探测细菌类核（DNA加上相关的蛋白质）的压缩弹性，其中DNA被限制在一个圆柱形容器中，并受到“活塞”的作用-一个球形珠，其中施加外力。我们量化的空间相互作用（排除体积）的力-延伸曲线的聚合物被压缩的效果。我们发现，非DNA结合蛋白质，即使在低密度，施加渗透力，这可能是一个很大的熵比压缩的DNA所施加的力。我们观察到的趋势在蛋白质大小的变化方面是定性稳健的，并且对于中性和带电蛋白质（和DNA）是相似的。我们还量化了DNA扩张的动力学去除“活塞”：而扩展是很好地拟合幂律，表观指数取决于蛋白质浓度，和蛋白质-DNA相互作用的显着方式。我们进一步强调了一个有趣的动力学过程，我们观察到的DNA与DNA结合蛋白相互作用时，相互作用强度是中间的DNA的膨胀：蛋白质结合，而DNA被包装的压缩力，但他们“弹出”一个接一个的力被删除，导致一个缓慢的解压缩动力学。最后，我们量化了超螺旋的重要性，这是细菌DNA在体内的一个重要特征。
2017-03-17 cond-mat.soft
Mesoscale properties of protein clusters determine the size and nature of liquid-liquid phase separation (LLPS)
本研究提出核-壳模型分析蛋白质团簇介观特性，发现CPEB4团簇更稳定并大规模聚集，而FUS团簇聚结形成微米级液-液相分离结构域。
2025-06-27 cond-mat.soft
Phase separation and dynamical arrest for particles interacting with mixed potentials--the case of globular proteins revisited
我们研究了扩展的对应态定律（ELCS）的适用性，平衡和非平衡的球形蛋白质溶菌酶的状态图的功能。我们提供了令人信服的证据表明，ELCS正确地再现了不同离子强度的双节点的位置，但未能描述逮捕线的位置。随后，我们使用模式耦合理论（MCT），以获得更多的了解这些意见的起源。我们证明，而临界点和连接的双结点和旋结点的规范化的第二维里系数所描述的相互作用势的积分功能，逮捕线主要是由有吸引力的井深或键强度。本文发表在《软物质》上。参考：DOI：10.1039/c 0 sm 01175 d
2011-01-24 cond-mat.soft
Universal effective interactions of globular proteins close to liquid-liquid phase separation: corresponding-states behavior reflected in the structure factor
蛋白质溶液中的分子间相互作用一般包含许多贡献。如果短程吸引占主导地位，状态图显示液-液相分离（LLPS），相对于结晶是亚稳态的。在这种情况下，扩展的对应态定律（ELCS）表明，热力学性质对底层相互作用势的细节不敏感。使用溶菌酶的解决方案，我们调查的ELCS的静态结构因子的适用性，并在多远有效的胶体相互作用模型可以帮助合理化的相行为和相互作用的蛋白质溶液在附近的LLPS的双节点。（有效）结构因子已被确定的小角X射线散射（SAXS）。它可以描述巴克斯特的粘合剂硬球模型，这意味着一个单一的拟合参数，从归一化的第二维里系数$b_2$推断，并发现定量同意与以前的结果从静态光散射。$b_2$值与蛋白质浓度无关，但随温度和溶液组成（即盐和添加剂含量）系统性变化。如果将其绘制为由临界温度归一化的温度函数，则$b_2$的值遵循普遍行为。这些结果验证了ELCS的适用性，球状蛋白质的解决方案，并表明，ELCS也可以反映在结构因子。
2022-06-10 cond-mat.soft
Model for disordered proteins with strongly sequence-dependent liquid phase behavior
本质无序蛋白质的相分离对于无膜细胞器或生物分子凝聚体的形成是重要的，其在细胞内的生化过程的调节中起关键作用。在这项工作中，我们研究了本质无序蛋白质的粗粒度模型的不同序列的相分离，并发现了令人惊讶的丰富的相行为。我们研究了总疏水部分的分数和疏水部分的分布。毫不奇怪，具有较大疏水部分的序列显示出常规的液-液相分离。的临界点的位置系统的终端珠的序列的影响，由于界面组成和张力的变化。对于具有较低疏水性的序列，我们不仅观察到常规的液-液相分离，而且还观察到重入相行为，其中液相密度在较低温度下降低。对于某些序列，我们观察到形成的开放相组成的聚集体，而不是一个正常的液体。这些聚集体的整体密度低于传统的液相，并表现出复杂的几何形状与大的相互连接的弦状或膜状集群。我们的研究结果表明，在残基的顺序微小的改变可能会导致蛋白质的相行为的大的变化，一个重要的生物学潜在的相关性的事实。
2019-12-03 cond-mat.soft
Liquid-liquid phase separation of a surfactant-solubilized membrane protein
膜蛋白的相行为源于与其增溶所需的两亲分子的复杂协同作用。我们表明，电离的pH敏感的表面活性剂，LDAO，绑定到细菌光合作用蛋白，反应中心（RC），导致在一个狭窄的pH范围内蛋白质液-液相分离令人惊讶的稳定的“液滴”，在较低的pH值的可逆聚集的前兆。相分离促进温度升高和阻碍通过添加盐。RC光吸收和光诱导电子循环也受到相分离的强烈影响。
2002-11-22 cond-mat.soft q-bio
Fluid-crystal coexistence for proteins and inorganic nanocolloids: dependence on ionic strength
我们从理论上研究了球状带电纳米粒子（如蛋白质和无机胶体）溶液的流体-晶体共存。通过优化的Baxter模型计算流体相的热力学性质。这是专门为溶菌酶和silicotungstates的裸露的粘附参数进行评估，通过实验的第二维里系数。晶体的静电自由能是通过假设颗粒之间的间隙相中的空穴是球形的形式来近似的。在无盐的情况下，求解泊松-玻尔兹曼方程来计算粒子上的有效电荷，并使用唐南近似来推导盐存在下的化学势和渗透压。溶菌酶和silicotungstates共存的数据进行了分析，特别是在这个计划中的化学势的离子强度依赖。后者在两个阶段内是一致的，只要允许有效收费向上调整。
2006-04-11 cond-mat.soft q-bio.BM
Self-propulsion via non-transitive phase coexistence in chemically active mixtures
研究证明活性反应通过改变化学势平衡和引入渗透压差影响相分离，导致非传递性相共存，从而实现自驱动相和复杂动力学。
2025-08-13 cond-mat.soft
Q-tensor model for electrokinetics in nematic liquid crystals
我们使用变分原理推导出一个数学模型，其中液晶组分描述的第二阶阶张量的液晶电解质。该模型扩展了以前开发的董事为基础的理论和帐户存在的向错和可能的双轴性。我们通过考虑一个简单但说明性的例子，液晶使能电渗流（LCEO）周围的一个固定的介电球形粒子放置在一个大的圆柱形容器的中心充满了一个可再生的电解质，验证了该模型。假设垂面锚定的粒子表面上的粒子和均匀分布的容器的表面上的董事，我们考虑两种配置与向错赤道环和双曲刺猬，分别。计算的电渗流显示出强烈的依赖于指向矢配置和介电常数和电导率的各向异性的液晶使能电动力学的电特性。此外，模拟表明周围的电介质球的空间电荷分离，即使在各向同性的介电常数和电导率的情况下。这与介电球体周围的各向同性电解质所描述的诱导电荷电渗效应是一致的。
2017-04-15 cond-mat.soft
Water-in-water PEG/DEX/protein microgel emulsions: effect of microgel particle size on the rate of emulsion phase separation
本研究探究不同直径（约40-190 nm）β-乳球蛋白微凝胶颗粒对单一ATPS制备的聚乙二醇包葡聚糖乳液早期相分离动力学的影响，发现微凝胶尺寸存在稳定阈值，大于60 nm时可有效抑制液滴聚结，相分离由聚结与沉降相互作用决定。
2025-02-13 cond-mat.soft
Phase separation and dynamical arrest of protein solutions dominated by short-range attractions
相分离和动力学停滞的相互作用可以导致凝胶和玻璃的形成，这与诸如硬和软凝聚态物理、材料科学、食品工程和制药工业等不同领域相关。在这里，非平衡态以及球状蛋白质的相互作用进行了分析。选择溶于盐水中的溶菌酶作为具有短程吸引力的模型体系。通过浊点测量、光学显微镜、离心实验和光散射测定了不同溶液条件下的亚稳态气液双结点线和动力学停滞线以及第二维里系数$B_2$。如果温度用$B_2$表示，在各种条件下得到的双节点落在主曲线上，正如对应态的扩展定律所建议的那样。在实验误差范围内，不同盐浓度的捕获线重叠，而如果用$B_2$代替温度轴，则它们不重叠。这表明双结点对电势的细节不敏感，但可以用一个积分参数，即$B_2$来描述，而滞止线似乎由其吸引部分控制。实验结果得到了非平衡自洽广义朗之万方程理论数值结果的支持。
2022-09-29 cond-mat.soft
Affinity and valence impact the extent and symmetry of phase separation of multivalent proteins
生物分子自组装在空间上将具有有限数量的结合位点（价）的蛋白质分离成与稀相共存的缩合物。我们发展了一个多体晶格模型的三组分系统的蛋白质与固定价在溶剂中。我们比较模型的预测实验相图，我们测量\textit{in vivo}，这使我们能够改变特定的结合位点的亲和力和价态。我们发现，相分离的程度随亲和力呈指数变化，并随化合价增加。原子价决定了相图的对称性。
2022-01-12 cond-mat.soft physics.bio-ph
A possible role of salt-induced intermediates in the liquid-liquid phase transitions of globular protein dispersions
本文提出了天然（N ~*，N）球状蛋白质在热变性（D ~*）和冷变性（D ~*）之间的水-盐分散体系中液-液（L-L）型相变的一个可能模型。蛋白质中间体（I，I*）是由D N和D* N* 转变过程中的离子非平衡（脱）吸附引起<-><->的，它们参与了L-L微相变，在N和N* 蛋白质的主相中形成团簇和原纤维。因此，与N-蛋白质相比，它们补偿了由蛋白质结构中吸附的盐离子的不平衡分布引起的过量化学势（ChPot）。提出了一个温度模型的行为的ChPots（Δ mui）的各种状态的蛋白质：低温i = D，N，I和高温i = D*，N*，I*，以及它们之间的过渡。在此基础上，提出了溶剂ChPot Δ μ 1的温度依赖性。建立了Δ μ 1极值与L-L转变临界点温度（上、下临界溶解温度）之间的关系。根据相图讨论了蛋白质水盐分散体系在不同温度下渗透压非理想行为的原因。
2022-02-08 cond-mat.soft physics.bio-ph
Interplay between Kinetics and Dynamics of Liquid-Liquid Phase Separation in a Protein Solution Revealed by Coherent X-ray Spectroscopy
本文利用 X 射线光子相关光谱结合 Cahn–Hilliard 模拟，揭示蛋白质溶液 LLPS 旋节线分解早期微观动态与结构演化动力学可解耦，并刻画其速率与弛豫时间标度。
2021-04-12 cond-mat.soft
Simulating the chromatin mediated phase separation of model proteins with multiple domains
我们进行模拟的系统包含简单的模型蛋白质和一个聚合物代表染色质。我们研究了蛋白质-蛋白质和蛋白质-染色质相互作用之间的相互作用，以及由于液-液相分离或通过“桥接诱导吸引”机制而产生的冷凝物。对于多价相互作用的蛋白质，我们得到了一个相图，其中包括液体状液滴，液滴与吸收的聚合物，和涂层聚合物制度。特别令人感兴趣的是蛋白质液滴仅由于与聚合物的相互作用而形成的方案;在这里，与标准相分离系统不同，液滴密度而不是尺寸随着总蛋白质浓度而变化。我们还观察到液滴内的蛋白质动力学随着染色质被吸收而减慢。如果蛋白质-蛋白质相互作用具有严格限制的化合价，则观察到分形或凝胶状缩合物。总之，这为活细胞中蛋白质-染色质凝聚物的性质提供了生物学相关的见解。
2021-07-30 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.comp-ph
Where the linearized Poisson-Boltzmann cell model fails: (I) spurious phase separation in charged colloidal suspensions
我们执行的Poisson-Boltzmann（PB）密度泛函的线性化球形Wigner-Seitz细胞，产生Debye-Hückel方程同意渐近PB结果在弱耦合（高温）限制。无论是典型的（固定数量的微离子），以及半巨正则（与无限盐库接触）的情况下，被认为是在一个统一的线性化框架和讨论。在典型的情况下，足够大的胶体电荷的线性化理论预测的发生与相关的相分离的均匀悬浮液成稀（气）和密（液）相的结晶不稳定性。在半巨正则的情况下，它是预测的等温压缩性和胶体悬浮液和盐库之间的疏水压力差成为负的低温，高表面电荷或无限稀释（聚离子）的限制。正如已经指出，在文献中的后一种情况下，这些功能是在不同意的确切的非线性PB解决方案内的Wigner-Seitz细胞，因此，人工制品的线性化。通过使用明确规范不变的形式的静电势，我们表明，这些文物，虽然与二次展开的非线性泛函和渗透压在物理上是一致的，可以追溯到不履行的基本假设的线性化。
2002-10-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Phase separation of a model binary polymer solution in an external field
本文用沉降平衡法研究了不相容线性聚合物的简单二元混合物在溶液中的相分离，该方法从引力场中不均匀混合物的密度分布中提取混合物的渗透压。在蒙特卡罗模拟中，可以调整场以引起显著的不均匀性，同时保持密度分布足够平滑，以使流体静力平衡的宏观条件保持适用。该方法在这里适用于一个简化的理想模型，但相互避免的聚合物，很容易在相对较低的密度相分离。的Monte-Carlo数据解释的帮助下，从一个简单的，二阶维里系数理论计算的近似体相图。通过推导聚合物质量中心之间的有效势，聚合物的二元混合物被粗粒化为"软胶体“图片，这让人想起不相容原子混合物的Widom-Rowlinson模型。这种方法显着加快了模拟，并准确地再现了完整的单体解析模型的行为。
2005-08-31 cond-mat.soft
Dynamic light scattering study on phase separation of a protein-water mixture: Application on cold cataract development in the ocular lens
我们提出了一个详细的动态光散射研究的相分离出现在寒冷的白内障发展过程中的眼晶状体。冷性白内障是一种相分离效应，其通过晶状体细胞质随冷却的旋节分解进行。强度自关联函数的晶状体蛋白质含量的分析与援助的两种方法提供的信息的人口和动力学的散射元素与冷性白内障。发现在与冷性白内障发病有关的特征温度~16+1 ℃时，许多可测参数的温度依赖性发生了明显的变化。将这项工作的温度范围扩展到以前无法访问的制度，即远低于Tcc的相分离或共存曲线，我们已经能够准确地确定旋节线附近蛋白质的集体和自扩散系数的温度依赖性。分析表明，蛋白质的动力学具有一些相似的结构玻璃的动力学，其中颗粒扩散的表观活化能增加低于Tcc表示高度合作的运动。应用开发的想法研究的临界动力学的二元蛋白质/溶剂的混合物，以及使用修改后的Arrhenius方程，使我们能够估计的旋节温度Tsp的晶状体核。动态光散射作为一种非侵入性的，早期诊断工具的眼部疾病的适用性也证明了在本文件的调查结果的光。
2008-06-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Rheology and Viscoelasticity of Proteins and Nucleic Acids Condensates
相分离就像观察醋中的醋与油分离一样熟悉。蛋白质和核酸的相分离在活细胞中广泛存在的观察结果，开启了对生物学中相分离和蛋白质凝聚的生物学意义和生物物理机制的整个研究领域。最近的证据表明，某些蛋白质和核酸凝聚物不是简单的液体，而是显示出粘性和弹性行为，这反过来可能具有生物学意义。这种观点的目的是审查国家的最先进的这一迅速崛起的领域集中在材料和流变学性质的蛋白质缩合物。最后，我们讨论了不同的技术，可以用来量化的凝聚体的粘弹性和突出潜在的未来方向和机会，化学家，物理学家和生物学家之间的跨学科的串扰。
2022-06-14 cond-mat.soft physics.bio-ph
Phase separation and protein partitioning in compartmentalized cell-free expression reactions
液-液相分离（LLPS）对于在细胞大小的空间中控制从基因表达到蛋白质降解的广泛反应是重要的。为了更好地理解这种相分离结构与蛋白质合成的兼容性，我们研究了无细胞转录-翻译（TXTL）反应中的紧急LLPS。当由许多蛋白质组成的TXTL反应被浓缩时，均匀混合的状态变得不稳定，并且自发地形成无膜相。当TXTL反应被封闭在油包水乳液液滴中时，诱导这种LLPS液滴形成，其中水从表面蒸发。当乳液液滴收缩时，较小的LLPS液滴出现在乳液液滴内，并合并成大的相分离结构域，该相分离结构域划分合成的报告蛋白的定位。PEG在TXTL反应中的存在不仅对于通用的无细胞蛋白质合成很重要，而且对于能够进行蛋白质分配的两个大结构域的形成也很重要。我们的研究结果可能揭示了LLPS形成和无细胞蛋白质合成对合成细胞器的建设的动态相互作用。
2021-09-30 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
3D evolution of protein networks and lipid globules in heat-treated egg yolk
利用X射线全息断层成像研究蛋黄煮沸过程中的三维结构演化，揭示蛋白质与脂质分离及脂质球聚集成泡的机制。
2025-04-08 cond-mat.soft
Sorting and separation of microparticles by surface properties using liquid crystal-enabled electro-osmosis
微粒的分选和分离是一个具有挑战性的跨学科性质的问题。现有的技术可以区分微粒的体积性质，如大小，密度，电极化，等下一个层次的挑战是分离颗粒，显示相同的体积性质和不同的只是在微妙的表面特征，如功能化配体。在这项工作中，我们提出了一种技术来分类和分离颗粒和流体液滴的表面性质不同。作为一种色散介质，我们使用的是一种非均匀的液晶（LC）而不是各向同性的流体，这使得我们能够通过分散颗粒周围的LC阶数的不同扰动来放大表面性质的差异。将颗粒置于LC单元中，该LC单元具有经受交流电场的空间扭曲的分子取向。分子取向的梯度具有两种功能。首先，这些预先施加的梯度和颗粒周围的扭曲之间的弹性相互作用将空间中具有不同表面性质的颗粒分离。其次，这些预先施加的图案产生由电场提供动力的电渗流，其将分选的颗粒输送到不同的位置，从而将它们分离。所展示的独特分选和分离能力为芯片实验室、细胞分选和生物传感应用提供了机会。
2018-08-31 cond-mat.soft
Osmosis, from molecular insights to large-scale applications
渗透是一种普遍现象，发生在各种各样的过程和领域。它是熵力的原型，它的基本表述--范特霍夫完美气体定律--微不足道，但它的物理根源却非常微妙。虽然渗透与跨膜运输密切相关，但它也表现为界面运输现象：所谓的扩散-渗透和-电泳，其后果目前正在积极探索，例如用于操纵胶体悬浮液或开发活跃的胶体游泳者。在这里，我们给出了一个全球性的和统一的观点渗透现象及其后果与多学科的角度来看。推动渗透的基本理解允许提出新的观点，为不同的领域，我们强调了一些例子，沿着这些路线，例如引入渗透二极管，主动分离和远离平衡渗透的概念，进而提出分离热力学中的基本问题。渗透作用的应用显然也是相当可观的，并且跨越非常不同的领域。在这里，我们讨论的现象和应用的选择，渗透显示出巨大的承诺：渗透现象在膜科学（特别是由于新纳米材料的出现，最近在分离、脱盐、反渗透水净化方面取得了进展）;在生物学和健康方面的应用（特别是讨论肾脏过滤过程）;渗透和能量收集（特别是渗透力和蓝色能量以及电容混合）;在去污和清洁中的应用，以及用于多孔介质中的油回收。
2019-05-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.app-ph
Design rules for the self-assembly of a protein crystal
基于形成紧密堆积晶体的球体的蛋白质结晶理论预测在第二维里系数的“槽”内的最佳组装和在亚稳液体-蒸气临界点附近的增强组装。然而，大多数蛋白质晶体是通过各向异性相互作用稳定的开放结构。在这里，我们用理论和模拟表明，组装一个这样的结构是不预测的第二维里系数或增强的临界点。相反，良好的组装要求热力学驱动力为热能量级，并且在不促进液-汽相分离的情况下使相互作用尽可能非特异性。
2011-10-25 cond-mat.soft
Comparative Roles of Charge, $π$ and Hydrophobic Interactions in Sequence-Dependent Phase Separation of Intrinsically Disordered Proteins
为了建立一个可转移的、预测性的粗粒显式链模型来描述液液相分离（LLPS）过程中的生物分子凝聚体物，我们对DEAD盒解旋酶Ddx 4的N端固有无序区（IDR）进行了多链模拟，以评估静电、疏水、阳离子- $π$和芳香族相互作用在氨基酸序列依赖性LLPS中的作用。我们评估了3个残基-残基相互作用方案与共享的静电势。无论是一个共同的疏水性方案，也没有一个增强精氨酸/赖氨酸-芳香族阳离子- $π$相互作用始终占实验LLPS数据的野生型，电荷乱序，FtoA，和RtoK突变体的Ddx 4 IDR。相比之下，基于折叠球状蛋白结构之间的接触统计的相互作用再现了整体实验趋势，包括RtoK突变体具有大大降低的LLPS倾向。P-颗粒蛋白LAF-1的RtoK突变体的模拟和LLPS实验之间的一致性也被发现，强调在一定程度上，重要的LLPS驱动$π$相关的相互作用体现在经典的统计潜力。进一步的阐明将是必要的，但是，特别是苯丙氨酸的作用，在冷凝物组装，因为FtoA和YtoF突变体的实验表明，LLPS驱动苯丙氨酸相互作用显着弱于常见的统计电位所假定的。蛋白质-蛋白质静电相互作用由相对介电常数调制，相对介电常数取决于蛋白质浓度。分析理论表明，这种依赖性需要在凝聚相中增强蛋白质间的相互作用，但在稀相中更有利的蛋白质-溶剂相互作用。相反的趋势导致对LLPS的总体影响不大。
2020-10-06 cond-mat.soft 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
Correlated diffusion of membrane proteins and their effect on membrane viscosity
我们扩展了Saffman理论的膜流体动力学解释相关的运动的膜蛋白质，随着蛋白质浓度的影响，这种相关性和膜的应力响应。在相对于蛋白质间分离的小蛋白质尺寸的限制下，导出了蛋白质对的耦合扩散系数及其浓度依赖性的表达式。膜粘度作为确定膜响应的特征长度尺度的额外作用导致在大分离时不寻常的浓度效应-横向耦合随蛋白质浓度增加，而纵向耦合变得与浓度无关。
2008-09-24 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Phase Separation on Deformable Membranes: interplay of mechanical coupling and dynamic surface geometry
本文研究了膜结合相分离蛋白质中膜介导的长程相互作用对蛋白质密度分布稳态的影响，通过数值求解和线性稳定性分析发现该相互作用能定性地改变蛋白质平衡态，导致受阻粗化和长度尺度选择，从而在原本不形成图案的系统中引发图案形成。
2025-04-03 cond-mat.soft physics.bio-ph
Conditions for extreme sensitivity of protein diffusion in membranes to cell environments
我们研究蛋白质扩散多组分脂质膜接近一个刚性基板分离的一层粘性流体。利用非线性随机纳维-斯托克斯方程计算了布朗运动的大距离、长时间渐近性，其中考虑了与基底的摩擦效应。平流非线性，忽略了在以前的治疗，在室温下的重整化粘度和扩散系数只给出了一个小的修正。然而，我们发现，在现实的多组分脂质混合物中，接近临界点的相分离，蛋白质扩散获得一个强大的幂律依赖于温度和距离的基板$H$，使其更敏感的细胞环境，不像对数依赖于$H$和非常小的热校正远离临界点。
2006-09-29 cond-mat.soft
Theory of nonionic hydrophobic solutes in mixture solvent: Solvent-mediated interaction and solute-induced phase separation
本文提出了一个由类水和类醇组成的混合溶剂中非离子溶质的理论。首先，我们给出了溶剂化化学势、偏体积$v_i$、Kirkwood-Buff积分、第二维里系数和吉布斯转移自由能之间的关系。我们研究了热力学中溶质密度$n_3$与溶剂密度$n_1$和$n_2$的耦合关系。在小的可压缩性的限制，我们表明，空间填充条件$\sum_i v_i n_i=1$几乎持有不均匀的密度$n_i$，溶剂的浓度波动可以引起一个大的溶质-溶质吸引力的相互作用。我们还推导出溶质诱导的不稳定性的溶质旋节密度$n_3^{\rm spi}$。接下来，我们使用Mansoori，Carnahan，Starling和Leland模型研究了由少量溶质诱导的硬球混合物$[$ {J. Chem. Phys.} { \bf 54}，1523（1971）$]$ .在这里，我们假设溶剂是接近其气液共存和溶质相互作用排斥与水类物种，但吸引与醇类之一。我们计算了相图中的双结点和旋结点曲线，并研究了这两个相变的成核。
2018-06-14 cond-mat.soft
Surfactancy in a tadpole model of proteins
我们模拟真核细胞核的环境表示大分子，只有他们的熵的性质，与球状分子表示的球形胶体和灵活的分子的聚合物。我们特别关注具有球状和内在无序区域的蛋白质，我们用通过将单个聚合物和胶体接枝在一起而构建的“蝌蚪”来表示。在蒙特卡罗模拟中，我们发现这些蝌蚪支持通过耗尽絮凝相分离，并展示了几种表面活性剂的行为，包括被发现优先在界面和形成胶束在单相溶液。此外，可以调整模型参数，以使蝌蚪对任一体相都有偏好。然而，我们发现熵太弱，无法在可能的生物浓度下驱动这些行为。
2022-10-26 cond-mat.soft
Understanding the Salt Effects on the Liquid-Liquid Phase Separation of Proteins
针对蛋白质液-液相分离的盐效应难题，研究提出统一分子理论，结合自洽场与溶液热力学，揭示非单调盐浓度依赖与特定离子效应机制，并给出盐溶盐析解析判据，理论预测与实验定量一致。
2023-05-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Liquid-liquid microphase separation leads to formation of membraneless organelles
蛋白质和核酸可以在体外和体内自发地自组装成无膜液滴样隔室。这些液滴的一个关键组成部分是多价蛋白质，其具有几个粘附结构域，这些粘附结构域具有由无序区域隔开的特定相互作用伴侣（其数量决定蛋白质的总化合价）。在这里，使用多尺度模拟，我们表明，这样的蛋白质自组织成微相分离的液滴的各种大小，而不是像弗洛里宏观相分离的平衡状态的均聚物或平衡物理凝胶。我们表明，微相分离状态是两个竞争过程之间的相互作用的动态结果：蛋白质之间的扩散限制的遭遇，和小集群内的动态，导致可用的化合价耗尽，从而所有专门相互作用的域找到他们的相互作用的合作伙伴在较小的集群，导致逮捕相分离。我们首先将这些多价链建模为珠弹簧聚合物，其中多个粘合剂域由半柔性连接体分开，并使用Langevin Dynamics（LD）来评估关键时间尺度如何取决于缔合聚合物的分子性质。使用从LD模拟的时间尺度，我们开发了一个粗粒度的动力学模型来研究这种现象在较长的时间。与LD模拟一致，宏观相分离状态仅在高浓度和大的相互作用价态下观察到。此外，在簇大小接近宏观相分离的情况下，凝聚相变成动态固体状，这表明它可能不再具有生物功能。因此，微相分离状态可能是由具有粘附-间隔结构的蛋白质形成的功能液滴的标志。
2020-01-08 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Finite-size scaling analysis of protein droplet formation
细胞内生物分子凝聚体的形成通常涉及固有无序蛋白质（IDP），并且这些IDP中的几种还能够通过液-液相分离在其自身上形成液滴状致密组装体。当模拟热力学相变时，众所周知，有限尺寸标度分析可以是有价值的工具。然而，据我们所知，这种方法还没有被应用到具有挑战性的问题，建模序列依赖性的生物分子相分离的计算。在这里，我们实施有限尺寸标度方法来研究连续疏水/极性蛋白质模型中两个10-珠序列的相行为。结合可逆的显链蒙特卡罗模拟这些序列，有限尺寸标度分析证明是可行的和有益的，尽管依赖于渐近大系统的理论结果。虽然这两个序列在低温下形成致密的簇，但该分析表明，它们中只有一个经历液-液相分离。此外，在液滴形成设置的转变温度，观察到收敛缓慢与系统的大小，因此，即使对于我们最大的系统的转变是由约8%的移位。使用有限尺寸标度分析，可以估计和校正这种偏移。
2020-01-17 cond-mat.soft physics.bio-ph
Simple Model of Membrane Proteins Including Solvent
我们报告了一个简单的二维模型的相图的数值模拟，类似于Noro和Frenkel [J. Chem. Phys. \textbf{114}，2477（2001）]提出的膜蛋白，但其中包括溶剂的作用。我们首先使用吉布斯系综蒙特卡罗模拟，以确定通过一个方阱势在二维的相互作用范围的各种值的粒子相互作用的相行为。然后研究溶质-溶剂相互作用的唯象模型，以了解溶质-溶剂相互作用如何修改流体-流体共存曲线。结果表明，这样的模型可以产生系统的液-液相分离曲线，具有上，下临界点，以及闭环相图，是与相应的三维模型的情况下。
2006-03-04 cond-mat.soft
Path separation of dissipation-corrected targeted molecular dynamics simulations of protein-ligand unbinding
蛋白质-配体结合模拟是近年来有偏分子动力学模拟的研究热点。这样的结合和解结合可以通过进入和离开结合位点的不同途径发生。在这里，我们提出了一个理论框架，如何计算沿不同路径的动力学，并结合到全球结合和非结合率与实验比较的路径特定的速率。使用耗散校正的靶向分子动力学结合温度提升的朗之万方程模拟[Nat. Commun. \textbf{11}，2918（2020）]应用于二维模型和胰蛋白酶-苯甲脒复合物作为测试系统，我们评估了该程序的稳健性，并讨论了其预测复杂生物分子系统的多秒动力学的实用性方面。
2023-03-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Phase Separation in Peptide Aggregation Processes - Multicanonical Study of a Mesoscopic Model
本文通过多正则模拟研究短类蛋白异质聚合物小体系的聚集行为，发现其折叠—结合转变类似一级相分离，并指出微正则解释比正则描述更适合此类小体系。
2007-10-25 cond-mat.soft
The role of long-range forces in the phase behavior of colloids and proteins
胶体-聚合物混合物和球状蛋白质溶液的相行为，常常被解释为具有短程吸引力的硬球的简单模型。虽然这样的模型产生的胶体和蛋白质的通用相图的定性理解，它未能捕捉一个重要的区别：该模型预测在亚稳态制度低于冻结曲线的流体-流体相分离。对于球状蛋白质，已经观察到这种分层，但是对于胶体，它似乎被凝胶的外观所取代。本文研究了附加长程引力对短程引力球相行为的影响。我们发现，这样的吸引力可以转移（亚稳）流体-流体临界点的凝胶区域。由于这个亚稳临界点可能是重要的晶体成核，我们的研究结果表明，长程吸引力可能在球状蛋白质的结晶中发挥重要作用。然而，在胶体中，折射率匹配通常用于关闭长程色散力，凝胶化可能抑制相分离。
1999-09-15 cond-mat.soft q-bio
Liquid phase separation controlled by pH
提出了一个研究固定pH系综中液相分离的极小模型。该模型描述了一种混合物组成的大分子存在于三个不同的电荷状态，并有相分离的趋势。我们介绍了pH值依赖的相分离的一组反应描述的质子化和去质子化的大分子，以及水的自电离。我们使用守恒定律来确定化学平衡时的共轭热力学变量。使用这个热力学共轭变量，我们进行了勒让德变换，它定义了相应的自由能在固定的pH值。我们首先研究了可能的相图拓扑结构在等电点的大分子。然后，我们展示了如何通过远离等电点的相行为取决于pH值。我们发现，相图作为pH值的函数强烈依赖于是否带相反电荷的大分子或中性大分子有更强的相分离的倾向。我们预测的重入行为的存在作为pH值的函数。此外，我们的模型还预测，相分离的区域通常是更广泛的等电点。该模型可以解释在酵母细胞中观察到的蛋白质分离，pH值接近许多胞质蛋白质的等电点，也可以解释单个蛋白质的体外实验，这些蛋白质表现出作为pH值的函数的相分离。
2019-10-15 cond-mat.soft physics.bio-ph
A simple model for conserved intracellular dynamics exhibits multiscale pattern formation, traveling protein domains and arrested coarsening of lipid domains
Physikalisch-Technische Bundesanstalt（德国联邦物理技术研究院）；Freie Universität Berlin（柏林自由大学）；Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)（加泰罗尼亚理工大学）
通过耦合保守反应扩散模型和Cahn-Hilliard方程，研究膜结合蛋白与脂质组成的时空动力学，发现多尺度图案中蛋白质迁移域与脂质静止域共存，并出现粗化停滞。
2026-05-31 cond-mat.soft nlin.PS physics.bio-ph
Automated matching of two-time X-ray photon correlation maps from protein dynamics with Cahn-Hilliard type simulations using autoencoder networks
我们使用机器学习方法的自动分类的实验XPCS的两个时间关联函数从逮捕液-液相分离的蛋白质溶液。我们耦合模拟的基础上的Cahn-Hilliard方程与玻璃化转变的情况下，并根据淬火深度和临界浓度在玻璃/凝胶转变自动分类测量的相关图。我们介绍的例程和方法，使用一个自动编码器网络和差分进化为基础的算法分类的测量关联函数。这里提出的方法是处理大量的动态数据测量的第一步，在高亮度同步加速器和X射线自由电子激光源，促进快速比较相分离的相场模型。
2021-06-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Membraneless organelles formed by liquid-liquid phase separation increase bacterial fitness
液液相分离作为几种基本细胞过程中的关键现象而出现。一系列真核系统表现出液体冷凝物。然而，它们在通常缺乏膜结合区室的细菌中的功能仍然不太清楚。在这里，我们使用高分辨率光学显微镜来观察单个细菌侵袭体，纳米结构的细胞内蛋白质组装体，以掩盖它们在细胞应激中的作用。我们发现，侵略者体内的蛋白质是流动的，并进行动态周转，与液体状态一致。我们的观察结果是在定量协议相分离的液滴形成驱动下的热平衡下，在细胞质中的扩散碰撞后成核的相互作用的蛋白质。我们已经在多种细菌中发现了侵略体，并表明这些新兴的亚稳态液体结构蛋白质组装体通过使细胞能够耐受环境压力来增加细菌的适应性。
2021-06-24 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Stoichiometry controls the dynamics of liquid condensates of associative proteins
具有强互补作用的多价缔合蛋白在细胞内液体凝聚物的相分离中起着至关重要的作用。我们通过标度分析和分子动力学研究了这种由两个互补蛋白质组成的“键网络”缩合物的内部动力学。我们发现，当化学计量是平衡的，放松放缓显着由于替代合作伙伴的稀缺性以下的债券断裂。这种微观减速强烈影响体扩散率，粘度和混合，这提供了一种手段来实验测试我们的预测。
2021-01-04 cond-mat.soft physics.bio-ph
Numerical Techniques for Applications of Analytical Theories to Sequence-Dependent Phase Separations of Intrinsically Disordered Proteins
生物分子冷凝物，在很大程度上由液-液相分离（LLPS）物理支撑，现在被许多实验研究广泛认为具有基础生物学，生物医学和生物物理学的重要性。在面对实验发现，分析配方出现作为一个强大的，但易于处理的工具，在最近的理论研究中的作用，LLPS在这些冷凝物的组装和解离。相关的LLPS通常涉及，但不是唯一的，内在无序的蛋白质参与由其氨基酸序列控制的多价相互作用。对于有兴趣应用这些理论方法的研究人员，在这里，我们提供了一个实用的指南，一套计算技术，旨在从分析配方中提取序列相关的LLPS属性。所涵盖的数值程序包括那些从一般的自由能函数的spinodal和binodal相边界的测定与聚合物理论的无规相近似的基础上的例子，多组分LLPS的连接线的建设，和多链杂聚系统使用复杂的Langevin动力学的场论模拟。由于一个更准确的物理图片往往需要比较分析理论对显链模型的预测，粗粒度的分子动力学模拟的序列特异性LLPS的常用方法也简要概述。
2022-08-31 cond-mat.soft q-bio.BM
Uncovering the molecular mechanism for dual effect of ATP on phase separation in FUS solution
最近的研究表明，三磷酸腺苷（ATP）可以抑制和增强朊病毒样蛋白的相分离。这种令人困惑的现象背后的分子机制仍然难以捉摸。本文以肉瘤融合蛋白（FUS）溶液为例，结合半经验量子力学方法、平均场论和分子模拟，全面揭示了ATP调控相分离的内在机制.在微观水平上，ATP作为二价或三价粘合剂;在宏观水平上，在稀释的FUS溶液中确实发生了可重入相分离，这是由于在不同条件下ATP浓度依赖性的结合能力。重要的是，溶解蛋白质浓缩物的ATP浓度约为10 mM，与实验结果一致。此外，从动力学的角度来看，ATP对相分离的影响也是非单调的。本工作提供了一个清晰的物理描述的微观相互作用和宏观相图的ATP调制相分离。
2022-06-22 cond-mat.soft physics.bio-ph
A Brownian dynamics study of liquid-liquid phase separation in multi-scale chromatin networks
Sorbonne Université（索邦大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）
研究通过布朗运动模拟探讨染色质纤维环境对相分离凝聚体形态和空间组织的影响，揭示多尺度结构异质性如何调控生物分子凝聚体的形成与组织。
2026-05-14 cond-mat.soft physics.bio-ph
Finite size effects in non-equilibrium membrane phase separation
动态蛋白质簇的形成在细胞膜中普遍存在，并且部分地受膜组分的再循环调节。平均场模型的平衡外团簇形成与回收预测一个广泛的集群尺寸分布的无限系统，必须纠正有限尺寸的影响，如细胞器的小系统。我们表明，使用随机模拟和分析建模，调整系统的大小是一种有效的方法来控制侧膜异质性的大小。我们将这些发现应用于对膜蛋白聚类敏感的酶促反应链。的反应效率被发现是一个非单调的函数的系统大小，并可以是最佳的大小相媲美的细胞器。
2014-02-26 cond-mat.soft q-bio.SC
Smectite phase separation is driven by emergent interfacial dynamics
蒙皂石粘土矿物对富含粘土的介质对常见刺激的响应具有巨大的影响，例如水吸胀和离子交换，从而激发了广泛的努力来理解这些过程导致的微观行为，例如溶胀和剥离。尽管如此，有没有普遍的共识的微观力量，管理蒙皂石的性能，这是模型系统更普遍地了解胶体和界面现象。我们发现，复杂的自由能表面所产生的相互作用的至少四个分子间力和它们的非线性耦合，控制局部粒子-粒子相互作用导致动态的，不稳定的平衡不同的阶段之间。弯曲或相互作用的界面之间的渗透梯度引起的机械不平衡通过由热波动维持的雪崩转变驱动致密相和稀相之间的层和离子的动态交换。我们认为，蒙皂石矿物，所产生的水，离子和矿物的流动性大不相同，显示令人惊讶的界面动力学，使他们从根本上不同于非粘土矿物，因为他们的结构很容易扰动远离同时化学和机械平衡。
2022-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
An alternative scenario for the formation of specialized protein nano-domains (cluster phases) in biomembranes
我们讨论了一个现实的情况下，占亚微米蛋白质结构域在细胞膜中的存在。在生物学水平上，这些膜结构域已经被证明是专门化的，以执行确定的生物学任务，在某种意义上，它们从细胞膜可能包含的数百种不同蛋白质中收集一种或几种蛋白质。通过分析混合熵和蛋白质亲和力之间的平衡，我们提出，这种蛋白质分选在不同的域可以解释，而不呼吁预先存在的微相分离，如在脂筏的情况下。我们表明，所提出的方案是兼容的膜蛋白之间的物理相互作用，即使成千上万的不同物种共存。
2010-09-28 cond-mat.soft q-bio.SC
When $B_2$ is Not Enough: Evaluating Simple Metrics for Predicting Phase Separation of Intrinsically Disordered Proteins
本文评估了回转半径、第二维里系数和新提出的消耗密度等简单度量对固有无序蛋白相分离的预测能力，发现消耗密度兼具简单、低成本和准确性优势，并超越二元分类，可用于快速筛选相行为及预测其他性质。
2025-07-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.QM
