N и l на контактах где из них фаза: Цветовые обозначения фазы L, нуля N и заземления

Содержание

Цветовые обозначения фазы L, нуля N и заземления

Любой электрический кабель для удобства монтажа изготавливается с разноцветной изоляцией на жилах. При монтаже стандартной электропроводки обычно используются трехжильные кабели (фаза, ноль, заземление).

Фаза («L», «Line»)

Основным проводом в кабеле всегда является фаза. Само по себе слово «фаза» означает «провод под напряжением», «активный провод» и «линия». Чаще всего он бывает строго определенных цветов. В распределительном щитке фазовый провод, перед тем как идти к потребителю, подключается через устройство защитного отключения (УЗО, предохранитель), в нем происходит коммутация фазы. Внимание! С голой фазой шутки плохи, по этому, чтобы не спутать фазу с чем-либо еще — запомните: контакты фазы всегда маркируются латинским символом «L», а провод фазы бывает красным, коричневым, белым или черным! Если же вы не уверены в этом или проводка устроена иначе, то приобретите отвертку с простым индикатором фазы. Прикоснувшись его жалом к голому проводнику, всегда можно узнать — фаза это или нет по характерному свечению индикатора. А лучше сразу обратитесь к квалифицированному специалисту.

Ноль («N», «Neutre», «Neutral», «Нейтраль» «Нуль»)

Вторым немаловажным проводом является ноль, известный в народе как «провод без тока», «пассивный провод» и «нейтраль». Он бывает только синим. В квартирных распределительных щитках его нужно подключать к нулевой шине, она помечена символом «N». К розетке провод нуля подключается к контактам, также обозначенным знаком «N».

Заземление («G», «T», «Terre» «Ground», «gnd» и «Земля»)

Изоляция заземляющего провода бывает только желтого цвета с зеленой полоской. В распределительном щитке он подключается к шине заземления, к дверце и корпусу щитка. В розетках заземление подключается к контактам, обозначенным латинским символом «G» или с знаком в виде перевернутой и коротко подчеркнутой буквой «Т». Обычно заземлительные контакты на виду и могут выступать из розеток, становясь доступными детям, что порой вызывает у многих родителей шок, тем не менее эти контакты не опасны, хотя совать пальцы туда все же не рекомендуется.

Внимание! При работе с электрическими сетями под напряжением всегда велика вероятность поражения человека электрическим током или пожара. Если даже установлено УЗО, настоятельно рекомендуется соблюдать все меры предосторожности! Известно, что специальная конструкция такого выключателя сверяет синхронность работы фазы и нуля, и в случае, если УЗО обнаружит утечку тока фазы без возвращения каких-то его процентов по нулю, то немедленно разорвет контакт, что спасет человеку жизнь; однако если прикоснуться не только к фазе, но еще и к нулю — то УЗО не спасет. Прикосновение к обоим проводам смертельно опасно!!!

Обозначение n и l в электричестве

Особенности обозначение фазы и нуля

Для того чтобы самостоятельно выполнить установку и подключение различных видов электрооборудования: светильников, розеток, автоматов, электроплит, бойлеров и других, нужно понимать обозначение фазы и нуля для коммутации: L (фаза), N (ноль), PE (заземление). Государственными стандартами и нормами электрической безопасности установлены правила обозначения, что упрощает определение функционального назначения жил при монтаже, чтобы подключаемое устройство смогло правильно функционировать.

Обозначение фазы и ноля

Для безопасной организации электроснабжения в жилищном и промышленном секторах соединение электросхем выполняется изолированными кабелями с внутренними жилами, различающимися между собой буквенной и цветовой маркировкой изоляционного покрытия. Маркировка L в электрике помогает монтажникам быстрее и без ошибок выполнить ремонтно-сборочные операции. Электроустановки напряжением до 1000 В относятся к бытовой сфере эксплуатации, правила обозначения электропроводов регламентируются ГОСТ Р 50462/2009. Перед проведением любых работ на электрооборудовании надо знать, как обозначается фаза и ноль на схеме.

Обозначение фазы (L) определяет жилу переменной сети под напряжением. Английское слово «фаза» — переводится как «активный провод». Фазные линии обладают повышенной опасностью для людей и домашнего имущества, поэтому, чтобы обеспечить безопасную эксплуатацию электрооборудования, их закрывают изоляцией разного цвета. Обозначаться провода должны для правильного коммутирования с требуемыми зажимами/клеммами. В случае подключения трехфазных сетей предусмотрена цифровая маркировка L1/ L2/ L3.

N обозначение получено от сокращения английского слова «neutral» — нейтральный. Именно так в мире маркируют ноль-провод. Хотя многие мастера считают, что буквенное обозначение его взято от английского «Null» — нуль.

Цветовое и буквенное обозначение

Перед началом монтажных работ электрик должен уточнить обозначения L и N в электрических схемах и обязательно их придерживаться. Государственными нормами в электротехнике установлены обозначения фаза/ноль по ГОСТу Р 50462/2009, обязывающему производителей помещать L-жилы в изоляцию, окрашенную в коричневый или черный цвет, PE-жилы в желто-зеленый. Для N-провода применяют стандартный цвет — сине-голубой либо синее основание с белой полоской.

Электрическая маркировка наносится независимо от числа жил в пучке. PE- и L-жила могут также отличаться толщиной, первая тоньше, особенно в кабелях, используемых для питания переносного электрооборудования. Специалисты рекомендуют применять одинаковый цвет жил, когда нужно выполнить ответвление одной фазы от 3-фазной. Производители могут применять разнообразную цветную маркировку жил для фазной коммутации по схеме, при этом существует запрет на смежные цвета синему, зеленому и желтому.

Обозначение фазы и нуля на английском было принято стандартами ЕС и присутствует на всех европейских электроприборах. В 2004 году были внесены изменения в цветовую идентификации проводников как часть поправки стандартов ЕС No 2: 2004 к BS 7671: 2001. В однофазных установках используются традиционные цвета красного и черного для фазы, а нейтральные проводники заменяются цветами коричневого и синего (Правило 514-03-01). Защитные проводники остаются зелеными и желтыми.

Важно! Все устройства после 31 марта 2004 года и до 1 апреля 2006 года могут быть установлены в соответствии с Поправкой No 2: 2004 или Поправкой No 1: 2002, другими словами, они могут использовать гармонизированные цвета или старые цвета, но не оба.

Обозначение плюса и минуса

Используемые стандарты будут различаться в зависимости от того, в какой стране выполняется проводка, типа электричества и других факторов. Изучение различных вариантов, которые могут использоваться в данной ситуации, имеет важное значение для безопасности на рабочем месте.

При подключении к источнику постоянного тока обычно используются 2 либо 3 провода. Окраска выглядит следующим образом:

Красный — «+» плюс провод;
Черный — «-» минус провод;
Белый или серый — заземляющий провод.

Обратите внимание! Надежная и разборчивая маркировка должна быть обеспечена на границе раздела, где существуют новые и старые версии цветового кода для фиксированной электропроводки. Предупреждающее уведомление также должно быть заметно на соответствующем распределительном щите, управляющем цепью.

Проверка фазы ноля

Не все производители выполняют требования по маркировке сетей, кроме того, в старых кабелях «советских времен» она вообще отсутствует, что не позволяет предварительно уточнить назначение жил. Для того чтобы в этом случает правильно установить электрооборудование, например, розетку, обозначение уточняют приборным методом и в местах соединения маркируют ручным способом термоусадочной трубкой.

При выполнении работ по проверке фаза/нуль нужно принять меры безопасности, не рекомендуется проводить эти работы персоналу, не обученному правилам безопасной эксплуатации электроустановок, поскольку при несоблюдении их человек может быть смертельно травмирован электротоком, в этом случае лучше пригласить квалифицированного электрика. Мультиметр может проверять напряжение, сопротивление и ток. Это омметр, вольтметр и амперметр в одном приборе.

Подготовка электрического мультиметра к измерениям:

Устанавливают True RMS на значение «AC» или «V» с волнистой линией, выбирают приблизительное напряжение, которое нужно проверить.
Вставляют черный зонд в общий (COM) порт измерителя, а красный — в тестовый порт.
При проведении испытаний убеждаются, что руки не будут соприкасаться с электрической цепью под напряжением или металлическим датчиком. Нужно прикасаться только к пластиковым или изолированным ручкам зонда.

Шаблон тестирования 3-х фазной сети:

Помещают черный зонд в фазу 1, а красный зонд в фазу 2. Считывают и записывают напряжение между фазами 1 и 2.
Затем оставляют черный зонд на фазе 1 и перемещают красный на фазу 3, также фиксируют напряжение между фазами 1 и 3.
Помещают черный зонд на фазу 2, а красный зонд на фазу 3, контролируют напряжение между фазами 2 и 3.
Усредняют все три ветви, сложив общее суммарное напряжение и разделив на три, находят рабочее напряжение.
Убеждаются, что все трехфазные напряжения находятся в пределах 3%.

Дополнительная информация. С помощью мультиметра возможно определить фазу в домашней однофазной сети. Диапазон измерения — выше 220 В. Щуп нужно подключить к гнезду «V», им поочерёдно прикасаются к проводам. Когда на приборе появится 8-15 В — это будет означать, что есть фаза, а ноль на шкале это нулевой провод, поскольку в нем отсутствует нагрузка.

Можно отметить, что в современных сложных схемах электроснабжения невозможно обеспечить надежность и безопасность энергосистемы в целом без применения стандартизации цветового и буквенного обозначения кабелей, которая служит единственным источником для идентификации в распределительных цепях постоянного и переменного тока.

Обозначение фазы и нуля в электрике

В процессе самостоятельной установки и подключения электрооборудования (этом могут быть различные светильники, вентиляция, электроплитка и т.п.) можно заметить, что коммутационные клеммы обозначены буквами L, N, PE. Особое значение здесь имеет маркировка L и N. Кроме обозначения проводов в электрике по буквам, их помещают в изоляцию различного цвета.

Это значительно упрощает процедуру определения, где находится фаза, земля или нулевой провод. Чтобы устанавливаемый прибор смог работать в нормальном режиме, каждый из этих проводов должен быть подключен на соответствующую клемму.

Обозначение проводов в электрике по буквам

Электрические коммуникации в бытовой и промышленной сфере организовываются посредством изолированных кабелей, внутри которых находятся проводящие жилы. Они отличаются друг от друга цветом изоляции и маркировкой. Обозначение l и n в электрике дает возможность на порядок ускорить реализацию монтажных и ремонтных мероприятий.

Нанесение данной маркировки регулирует специальный ГОСТ Р 50462: это относится к тем электроустановкам, где используется напряжение до 1000 В.

Как правило, они комплектуются глухозаземленной нейтралью. Зачастую электрическое оборудование данного типа имеют жилые, административные и хозяйственные объекты. Во время монтажа электрических сетей в зданиях этого типа необходимо хорошо разбираться в цветовых и буквенных указаниях.

Обозначение фазы (L)

Сеть переменного тока включает в себя провода, находящиеся под напряжением. Правильное их название – « фазные ». Это слово имеет английские корни, и переводится как «линия» или «активный провод». Фазные жилы несут особенную опасность для здоровья человека и имущества. Для безопасной эксплуатации их покрывают надежной изоляцией.

Использование оголенных проводов под напряжением чревато следующими последствиями:

1. Поражение током людей. Это могут быть ожоги, травмы и даже смерть.
2. Возникновение пожаров.
3. Порча оборудования.

При обозначении проводов в электрике фазные жилы маркируются буквой «L». Это сокращение английского термина « Line », или « линия » (другое название фазных проводов).

Есть и другие версии происхождения этой маркировки. Некоторые специалисты считают, что прообразом стали слова «Lead» (подводящая жила) и Live (указание на напряжение). Подобная маркировка используется также для указания на зажимы и клеммы, на которые должны коммутироваться линейные провода. К примеру, в трехфазных сетях каждая из линий маркируется еще и соответствующей цифрой (L1, L2 и L3).

Действующие отечественные нормативы, регулирующие обозначение фазы и нуля в электрике (ГОСТ Р 50462-2009), предписывают помещать линейные жилы в коричневую или черную изоляцию. Хотя на практике фазные провода могут быть белыми, розовыми, серыми и т.п. В таком случае все зависит от производителя и изолирующего материала.

Обозначение нуля (N)

Для маркировки нейтральной или нулевой рабочей жилы сети используют букву «N» . Это сокращение термина neutral (в переводе – нейтральный). Так во всем мире принято называть нулевой проводник. У нас в стране в основном используют слово «Ноль».

Скорее всего, за основу здесь взято слово Null. Буква «N» в схеме указывает на контакты или клеммы, предназначенной для коммутации нулевой жилы. Подобное обозначение принято и для однофазных, и для трехфазных схем. В качестве цветового обозначения нулевого провода применяют синюю или бело-синюю (бело-голубую) изоляцию.

Обозначение заземления (PE)

Кроме обозначения фазы и нуля, в электрике также применяется специальное буквенное указание PE (Protective Earthing) для провода заземления. Как правило, они всегда входят в состав кабеля, наряду с нулевыми и фазными жилами. Подобным образом маркируются также контакты и зажимы, предназначенные для коммутации с заземляющим нулевым проводом.

Для удобства монтажа жилы для заземления помещены в желто-зеленую изоляцию. Домашний мастер должен уяснить, что эти цвета всегда указывают только на заземляющие провода. Для обозначения фазы и нуля в электрике желтый и зеленый цвет никогда не используется.

Как показывает практика, при организации электрических сетей в зданиях жилого сектора иногда допускаются нарушения общепринятых нормативов использования цвета изоляции и соответствующей буквенно-цифровой маркировки. В таком случае не всегда достаточно обладать умением расшифровывать обозначения L, N или РЕ.

Чтобы подключение электрооборудования было действительно безопасным, необходимо проверять соответствие маркировки реальному положению вещей. Для этого используют специальные приборы (тестеры) или подручные приспособления. При отсутствии опыта подобных работ для собственной безопасности лучше пригласить опытного электрика с соответствующим допуском.

Обозначение l и n в электрике

Обозначение фазы и нуля в электрике введено для того, чтобы электрические сети были безопасными и удобными в использовании. Для этого используется специальная буквенная маркировка (l и n) и изоляция соответствующего цвета. Также могут встречаться жилы с маркировкой РЕ желто-зеленого цвета: таким образом обозначены заземляющие провода.

Кроме того, эти же буквенные обозначения применяются на соединительных контактах и клеммах. Все, что потребуется сделать во время установки электроприбора – подвести каждый из проводов на клемму. Для перестраховки каждый из проводов желательно проверить тестером.

На фото ниже хороший пример как обозначаются L и N в электрике на оборудовании. В частности на фото промаркированы клеммы УЗМ (устройства защиты многофункциональное) для правильного подключения проводов.

L и N в электрике — цветовая маркировка проводов

В подавляющем большинстве кабелей разная расцветка изоляции жил. Сделано это в соответствие с ГОСТом Р 50462-2009, который устанавливает стандарт маркировки l n в электрике (фазных и нулевых проводов в электроустановках). Соблюдения этого правила гарантирует быструю и безопасную работу мастера на большом промышленном объекте, а также позволяет избежать электротравм при самостоятельном ремонте.

Разнообразие расцветки изоляции электрокабелей

Цветовая маркировка проводов многообразна и сильно различается для заземления, фазных и нулевых жил. Чтобы не было путаницы, требования ПУЭ регламентируют какого цвета провод заземления использовать в щитке электропитания, какие расцветки обязательно надо использовать для нуля и фазы.

Если монтажные работы проводились высококвалифицированным электриком, который знает современные стандарты работы с электропроводами, не придется прибегать к помощи индикаторной отвёртки или мультиметра. Назначение каждой жилы кабеля расшифровывается знанием его цветового обозначения.

Цвет жилы заземления

С 01.01.2011 цвет жилы заземления (или зануления) может быть только желто-зеленой. Эта цветовая маркировка проводов соблюдается и при составлении схем, на которых такие жилы подписываются латинскими буквами РЕ. Не всегда на кабелях расцветка одной из жил предназначена для заземления – обычно она делается если в кабеле три, пять или больше жил.

Отдельного внимания заслуживают PEN-провода с совмещенными «землей» и «нолем». Подключения такого типа все еще часто встречаются в старых зданиях, в которых электрификация проводилась по устаревшим нормам и до сих пор не обновлялась. Если кабель укладывался по правилам, то использовался синий цвет изоляции, а на кончики и места стыков надевались желто-зеленые кембрики. Хотя, можно встретить и цвет провода заземления (зануления) с точностью до наоборот – желто-зеленый с синими кончиками.

Защитное заземление является обязательным при прокладке линий в жилых и промышленных помещениях и регулируется стандартами ПУЭ и ГОСТ 18714-81. Провод нулевой заземляющий должен иметь как можно меньшее сопротивление, то же самое касается заземляющего контура. Если все работы по монтажу выполнено правильно, то заземление будет надежным защитником жизни и здоровья человека в случае появления неисправностей электролинии. Как итог – правильная пометка кабелей для заземления имеет решающее значение, а зануление вообще не должно применяться. Во всех новых домах проводка делается по новым правилам, а старые поставлены в очередь для ее замены.

Расцветки для нулевого провода

Для «ноля» (или нулевого рабочего контакта) используются только определенные цвета проводов также строго определяемые электрическими стандартами. Он может быть синим, голубым или синим с белой полоской, причем независимо от количества жил в кабеле: трехжильный провод в этом плане ничем не будет отличаться от пятижильного или с еще большим количеством проводников. В электросхемах «нулю» соответствует латинская буква N – он участвует в замыкании цепи электропитания, а в схемах может читаться как «минус» (фаза, соответственно, это «плюс»).

Цвета для фазных проводов

Эти электропровода требуют особо осторожного и «уважительного» с собой обращения, так как они являются токоведущими, и неосторожное прикосновение может вызвать тяжелое поражение электрическим током. Цветовая маркировка проводов для подключения фазы достаточно разнообразна – нельзя применять только цвета смежные с синим, желтым и зеленым. В какой-то мере так гораздо удобнее запоминать каким может быть цвет провода фазы – НЕ синим или голубым, НЕ желтым или зеленым.

На электросхемах фазу обозначают латинской буквой L. Такая же разметка используется на проводах, если цветовая маркировка ни них не применяется. Если кабель предназначен для подключения трех фаз, то фазные жилы помечают буквой L с цифрой. Например, для составления схемы для трехфазной сети 380 В использовано L1, L2, L3. Еще в электрике принято альтернативное обозначение: A, B, C.

Перед началом работ надо определиться, как будет выглядеть комбинация проводов по цвету и неукоснительно придерживаться выбранной расцветки.

Если этот вопрос был продуман еще на этапе подготовительных работ и учтен при составлении схем электропроводки, следует закупить необходимое количество кабелей с жилами необходимых цветов. Если все-таки нужный провод закончился, то можно пометить жилы вручную:

кембриками обычными;
кембриками термоусадочными;
изолентой.

О стандартах цветовой маркировки проводов в Европе и России смотрите так же в этом видео:

Ручная цветовая разметка

Применяется в тех случаях, когда при монтаже приходится использовать провода с жилами одинаковой расцветки. Также часто это происходит при работе в домах старой постройки, в которых монтаж электропроводки производился задолго до появления стандартов.

Опытные электрики, чтобы не было путаницы при дальнейшем обслуживании электроцепи использовали наборы, позволяющие промаркировать фазные провода. Это допускается и современными правилами, ведь некоторые кабели изготавливаются без цветобуквенных обозначений. Место использования ручной маркировки регламентировано нормами ПУЭ, ГОСТа и общепринятыми рекомендациями. Она крепится на концы проводника, там, где он соединяется с шиной.

Разметка двужильных проводов

Если кабель уже подключен к сети, то для поиска фазных проводов в электрике используют специальную индикаторную отвертку – в ее корпусе есть светодиод, который светится, когда жало устройства касается фазы.

Далее понадобится набор специальных трубок с термоусадочным эффектом или ленты для изоляции, чтобы разметить фазу и ноль.

Стандарты не обязывают делать такую разметку на электропроводниках по всей их длине. Допускается отметить её лишь в местах стыков и соединения нужных контактов. Поэтому, при возникновении необходимости нанести метки на электрокабели без обозначений, нужно заранее приобрести материалы, для их разметки вручную.

Число используемых расцветок зависит от применяемой схемы, но главная рекомендация все же есть – желательно использовать цвета, исключающие возможность путаницы. Т.е. не применять для фазных проводов синие, желтые или зеленые метки. В однофазной сети, к примеру, фазу обычно обозначают красным цветом.

Разметка трехжильных проводов

Если надо определить фазу, ноль и заземление в трехжильных проводах, то можно попробовать сделать это мультиметром. Прибор устанавливается на измерение переменного напряжения, а затем щупами аккуратно коснуться фазы (его можно найти и индикаторной отверткой) и последовательно двух оставшихся проводов. Далее следует запомнить показатели и сравнить их между собой – комбинация «фаза-ноль» обычно показывает большее напряжение, нежели «фаза-земля».

Когда фаза, ноль и земля определены, то можно наносить маркировку. По правилам, для заземления применяется провод цветной желто зеленый, а точнее жила с такой расцветкой, поэтому его маркируют изолентой подходящих цветов. Ноль, отмечается, соответственно, синей изолентой, а фаза любой другой.

Как итог

Правильная разметка проводов это обязательное условие качественного монтажа электропроводки при проведении работ любой сложности. Она значительно облегчает как сам монтаж, так и последующее обслуживание электросети. Чтобы электрики «разговаривали на одном языке», созданы обязательные стандарты цветобуквенной маркировки, которые схожи между собой даже в разных странах. В соответствии с ними L – это обозначение фазы, а N – ноля.

{SOURCE}

Особенности подключения теплого пола к терморегулятору и электричеству

Устройство системы теплого пола заключается в монтаже нагревательных элементов под напольным покрытием и дальнейшем подключении их к источнику электроэнергии. Это происходит не напрямую, а через термостат – прибор, служащий для регулировки температурного режима. Подключение теплого пола к терморегулятору (термостату) и электричеству – операция несложная, поэтому выполнить ее можно и без привлечения профессиональных электриков. Тем более, что заботливые производители обычно изображают электрическую схему монтажа на корпусах своих терморегуляторов. Однако, если вы – человек, совершенно не разбирающийся в дебрях электричества, некоторые нюансы могут быть вам непонятны. Мы попытаемся учесть возможные спорные нюансы и описать процесс подключения термостата к системе теплого пола максимально подробно – для «чайников».

Как работает терморегулятор?

Терморегулятор используется для поддержания стабильной температуры в «теплой» системе, а также для включения и выключения нагревательных матов (пленки). Прибор «считывает» показания датчика температуры и автоматически отключает электропитание, как только пол нагреется до необходимого предела. При этом сам остается в рабочем режиме и продолжает контролировать ситуацию. Если датчик известит об отклонениях в температурном режиме, терморегулятор опять запустит электричество в систему и пол начнет нагреваться.

Самые популярные и надежные термостаты – механические и обычные электронные. Более сложные – электронные программируемые. Несмотря на значительную разницу в своей «начинке», принцип подключения терморегуляторов очень похож.

В комплект к терморегулятору входит датчик температуры, монтажная коробка, клеммы, инструкция по монтажу и эксплуатации

Установка и подключение термостата

Термостат обычно монтируется в стену, как обычный выключатель. Для него выбирается место вблизи имеющейся электропроводки, например, возле розетки. Вначале в стене делается углубление, туда устанавливается монтажная коробка термостата, к ней подводятся провода (фаза и ноль) питающей сети и термодатчика. Следующий шаг – подключение термостата.

С боковой стороны терморегулятора располагаются «гнезда». Сюда подводятся провода сети (220В), датчика и нагревательного кабеля.

Общая схема подключения термостата

Полезно знать, что провода, которые подключают при установке термостата, отличаются цветовой маркировкой:

белый (черный, коричневый) провод – L фаза;
синий провод – N ноль;
желто-зеленый провод — земля.

Подключение теплого пола к электричеству выполняют в следующем порядке:

К «гнездам» 1 и 2 подключают сетевые провода с напряжением 220В. Строго соблюдают полярность: к контакту 1 подводится провод L (фаза), к контакту 2 – провод N (ноль).
На контакты 3 и 4 заводится нагревательный кабель теплого пола по принципу: 3 контакт – провод N (ноль), 4 контакт — провод L (фаза).
Провода температурного датчика (обычно, встроенного в пол, то есть определяющего температуру в толще пола) подключаются к «гнездам» 6 и 7. Принципы полярности здесь соблюдать не нужно.
Проверяют исправность термостата. Для этого включают питание -220В, устанавливают на приборе минимальную температуру и включают систему нагревательных элементов (путем поворота ручки или нажатия кнопки). После этого меняют режим обогрева на максимальный, то есть «программируют» термостат на самую высокую температуру, которая для него возможна. Правильная работа прибора доложит о себе щелчком, который укажет на замыкание цепи обогрева.

Схемы подключения могут несколько различаться, в зависимости от видов и моделей термостатов. Поэтому, чтобы пользователь не ошибся, на корпусе прибора, как правило, прописываются все контакты.

Подключая термостат, руководствуйтесь схемой подключения, изображенной на корпусе прибора

Небольшие различия в подключении диктуют и особенности нагревательных кабелей теплого пола. По своему строению и количеству жил, они делятся на одножильные и двужильные. Соответственно, в схемах их подключения есть некоторые нюансы.

Подключение к термостату двужильного кабеля

Двужильный нагревательный кабель имеет под защитной оболочкой два токоведущих проводника. Этот вид кабеля более удобен, чем одножильная конструкция, так как к терморегулятору он подключается только с одного конца. Рассмотрим типичную схему подключения:

Схема подключения двужильного кабеля к термостату

Мы видим, что в одном двужильном кабеле соседствуют 3 провода: 2 из них – токоведущие (коричневый и синий), 1 – заземление (желто-зеленый). На контакт 3 подключается коричневый провод (фаза), на контакт 4 – синий (ноль), на контакт 5 – зеленый (заземление).

В комплект к терморегулятору, схему которой мы только что рассмотрели, не входит клемма заземления. При наличии клеммы заземления монтаж намного упрощается.

Два светло-зеленых провода через клемму РЕ соединяются с контуром заземления

Подключение одножильного кабеля

В одножильном кабеле только один токоведущий проводник, обычно он белого цвета. Второй провод – зеленый – это заземление экрана РЕ. Схема подключения может быть такой:

Схема подключения одножильного кабеля к термостату

На контакты термостата 3 и 4 подводятся белые провода (оба конца одножильного кабеля), на контакт 5 – зеленый провод заземления.

Видео-пример проведения монтажных работ

Как вы успели убедиться, подключение термостата – один из самых легких этапов сооружения теплого пола. Не нужно иметь семь пядей во лбу, чтобы разобраться с простейшей схемой, нарисованной на корпусе прибора, и выполнить все рекомендации производителя. Единственной сложностью может стать обеспечение личной безопасности при работе с электричеством. Соблюдайте инструкцию по монтажу и помните, что работы по подключению термостата должны проводиться при отключенном автомате (автоматическом выключателе).

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Как правильно подключить люстру дома самостоятельно: инструкция и советы

Непрофессионалу работать с электричеством опасно. Именно поэтому для работ по монтажу обычно приглашают специалиста-электрика, даже для таких несложных операций, как установка потолочного светильника.

И всё-таки многие хозяева рискуют начинать работать с проводкой. На первых порах, разумеется, возникает множество вопросов, и незаменимым помощником становится полезная информация в Интернете. Как правильно подключить люстру, Вам расскажет наш интернет-ресурс. Разберёмся последовательно, по этапам, что нужно сделать, и разберёмся в разных вариантах подключения.

Определяем провода на потолке

Итак, в первую очередь нужно разобраться в имеющейся проводке. Тут могут быть два-четыре проводника трёх типов:

«фаза»;

«ноль»;

заземление (только в новостройках и домах после реконструкции).

Последний тип можно вычислить по жёлто-зелёному цвету, который он должен иметь по стандарту. Если у Вас нет заземления у люстры, его лучше сразу тщательно заизолировать (при отключенном электричестве) и далее не обращать на него внимания.

Обязательно есть «ноль», остальные провода — это «фаза». Обычно первый — синего цвета, а вторые — чёрного или коричневого. Но определить их точно можно т. н. прозвонкой, для чего используют тестер-мультиметр или индикаторную отвёртку.

На электрощитке свет должен быть включен, поэтому действуют с максимальной осторожностью, ни в коем случае не касаясь руками и другими частями тела проводов.

Индикаторной отвёрткой работать просто. Нужно её концом коснуться оголённого провода, и зажёгшийся огонёк покажет «фазу». Если он не загорелся — это «ноль».

«Прозвонка» с помощью мультиметра идёт следующим образом. Его переводят в режим «вольты», затем щупы попарно подключаются к оголённым проводам. Если Вы подключились к двум фазам, параметры на дисплее тестера не изменятся. Если это фаза и ноль, мультиметр должен показать 220 В.

Чтобы запомнить результаты, лучше нанести отметки — например, цветным маркером или липкой лентой. Далее электроснабжение на щитке отключается.

Подключение светильника с двумя и тремя проводами

Если и у прибора, и на потолке по два проводника, они попарно скручиваются друг с другом в любом сочетании, ошибиться тут невозможно.

Если же в проводке три «выхода», а выключатель двойной, возможны такие варианты:

Фазы скручиваются между собой и подключаются к одному из проводников, оставшиеся два — между собой. В таком случае для выключения светильника надо будет нажимать обе клавиши выключателя.

Одна из фаз подключается, вторая изолируется. При таком варианте одна из клавиш останется просто неактивной.

Речь до сих пор шла о монтаже светильника с одной лампочкой, теперь поговорим о более сложных конструкциях — Вы поймёте даже как подключить 5-рожковую люстру.

Монтаж светильника с несколькими рожками

Разберёмся сначала с ситуацией, когда в комнате двухклавишный выключатель.

В люстрах от каждого рожка идёт по два проводника, синий «ноль» и коричневая «фаза». Необходимо разделить их все на три группы. Объясним, что нужно сделать:

В первую очередь — скрутить все «нули».

Остальные, которые соответствуют «фазе», разбиваются на две группы. Принцип простой: за одну будет отвечать одна клавиша, за другую — другая. Разбивка может быть какой угодно: 2+2 или 3+1 для четырёхрожковой люстры, 3+2 или 4+1 для пятирожковой и т. д. Главное — не допустить скрутки «фаз» прибора с «нулями».

К проводам на потолке подключение идёт по обычной схеме. «Фазы» — к «фазам», «ноль» — к «нулю».

Если клавиша у выключателя одна, нужно скрутить провода люстры по цветам, то есть получится не три группы, а две. Все лампы, соответственно, будут включаться и выключаться одновременно по нажатию.

Три клавиши у выключателя (и более) бывают обычно тогда, когда кроме люстры он контролирует ещё какое-то локальное освещение. Поэтому никаких принципиальных отличий в монтаже в данном случае нет.

Особенности галогенных приборов

Несмотря на конструктивные отличия, такие люстры подключать даже проще. Дело в том, что они питаются от сети 12 или 24 В, поэтому на входе установлен понижающий трансформатор. Схема уже заранее собрана, и свободными остаются только два провода, ведущие от скрутки — их и нужно подсоединить в любом порядке к «фазе» и «нулю» на потолке.

Если люстра комплектуется ещё пультом ДУ, то помимо трансформатора она оснащается ещё блоком питания. Также к двум проводникам добавляется третий — антенна приёмника. Его при подключении задействовать не нужно — он отвечает за связь с пультом.

ВАЖНО! Светильники с трансформаторами или пультами дистанционного управления НЕЛЬЗЯ подключать к выключателю с диммером.

Соединение с электросетью

Особенности связаны с подключением уже подготовленных проводников люстры к проводам выключателя. Здесь настоятельно рекомендуют обойтись совсем без скруток — особенно если соединяются алюминиевая и медная проводка.

Такой контакт будет постепенно окисляться, что приведёт в лучшем случае просто к нагреву (отследив по запаху, можно исправить положение), но он может начать искриться. Это опасно, особенно при близости обоев и других легковоспламеняющихся материалов.

Обычно к люстрам в комплекте идут клеммные коробки. Однако аналогичные устройства можно найти в магазине, тем более что по качеству они обычно даже превосходят.

Например, в продаже можно найти:

Полиэтиленовые клеммники. Внутри них находится гильза из латуни, куда провода вставляются и зажимаются винтами. Есть нюансы: алюминий зажимать нельзя (в крайнем случае — подтягивать соединение раз в год), латунь — очень аккуратно.

Колодки из чёрного пластика — Terminal Blocks. Из плюсов — прижимает не винт, а металлическая пластина, и больше подходит для алюминия, недостаток — громоздкость (продаются по 6 гнёзд минимум).

Самозажимные клеммники. Это удобные одноразовые изделия, которые автоматически прижимают провода и не дают выпасть.

Коробки с рычажками от Wago. Также изделия с удобной конструкцией, однако могут использоваться многоразово, подходят для проводов разного диаметра и типа, в целом упрощают процесс соединения.

Скотч-локи. Подойдут только для светодиодных светильников и других слаботочных приборов. Однако в остальном также удобны — просты, дешевы и не требуют снятия изоляции. Защёлкиваются плоскогубцами.

Что делать, если скрутка проводов люстры не лезет в отверстие клеммной коробки? В таком случае к ней припаивается проводник с сечением не менее 0,5 мм2, и в клеммник вставляется его свободный конец.

Итак, теперь, если Вам нужно сменить осветительный прибор в своей квартире или доме, Вы сможете это сделать при помощи нашего руководства и советов опытных товарищей. Купить люстру можно у нас — в магазине «Республика света».

как обозначаются фаза и ноль, можно ли отличить цвета в трехжильном кабеле питания

Электропровода имеют несколько жил, каждая из которых выполняет свою функцию. Есть нулевой, фазовый и заземляющий проводник. Нужно уметь определять их, чтобы корректно выполнять электромонтажные работы.

Цвет провода заземления

Для облегчения работ кабели изготавливаются с разной маркировкой: цветовой или буквенной. Использование маркировки уменьшает время ремонта, подключения выключателей или розеток. Но важно не забывать о безопасности.

Перед проведением ремонтных работ стоит убедиться, за что отвечает каждая жила. Это делается при помощи специальных приспособлений: мультиметра или индикаторной отвертки.

Как визуально определить принадлежность проводов в розетке

Окрашивание изоляции жил в конкретные цвета – это способ маркировки электропроводов. Делается для визуального определения назначения того или иного проводника. Такой способ определения назначения является самым наглядным и удобным для электриков. Также производители наносят и буквенную маркировку. Она же отмечается в электрических схемах или на приборах.

Маркировка электропроводов не имеет жесткой регламентации, поэтому цвета могут не совпадать.

В сетях однофазного тока

Электропроводка с однофазной сетью 220 В имеет 2 жилы. Одна является фазной, другая – нулевой. Цветовая маркировка обычно следующая:

фаза – коричневый, черный, серый, красный, бирюзовый или другой цвет;
ноль – синий.

По общепринятой маркировке фазовый проводник можно окрашивать любым цветом, кроме синего. В синий или голубой традиционно окрашивается нулевая жила.

Однофазная трехпроводная сеть имеет 3 жилы. Есть нулевой, фазовый и заземляющий проводник. Наличие заземления – одно из главных требований в правилах монтажа.

Маркировка фазного электропровода – коричневая, нулевого – синяя или голубая, заземление – желто-зеленая.

В сетях трехфазного тока (трехжильный)

Трехфазная сеть 380 В может быть с заземляющим проводником и без него. Выделяют трехфазную четырехпроводную и пятипроводную сеть.

Сеть с четырьмя проводниками содержит 3 фазовые жилы и одну нулевую рабочую. Заземление отсутствует.

Нулевой проводник обязательно обозначается синим или голубым цветом, для фазы может использоваться любая другая окраска.

Пятипроводная сеть имеет заземление. Оно обозначается традиционно желто-зеленым цветом. Окраска остальных проводов аналогична: ноль – синий, фазы – других цветов. Обычно для фазовой жилы А предусмотрен коричневый цвет, для В – черный, а для С – серый.

Чем отличается фаза от нулевой

Сеть переменного тока разделяется на две составляющие: рабочую фазу и нуль. На фазу подается рабочее напряжение. Ноль необходим для создания непрерывной электрической сети. Также используется и заземляющий проводник. Он предназначается для защиты человека от поражения электрическим током.

В современных домах используется трехфазная система подачи электроэнергии, состоящая из трех фаз и одного нуля. В каждой из фаз подаваемый ток сдвигается на 120 градусов. Нулевой проводник компенсирует неравномерность нагрузки. При его отсутствии на каждой нагрузке создается различное напряжение, которое приводит к поломке электрооборудования.

Обозначения и расшифровка

Проводники имеют не только цветовую, но и буквенную маркировку. Латинскими буквами обозначаются соответствующие жилы на схемах и аппаратуре.

Также на кабеле может указываться дополнительная информация: сечение, длина, марка и другие необходимые параметры.

Фазный провод L

Буквенное обозначение фазного проводника записывается как L (line). Если фаз несколько, дополнительно отмечается и цифра рядом с буквой – L1, L2. Цвет фазного кабеля может быть любым, кроме синего (голубого) и желто-зеленого оттенка.

Нулевой рабочий N

Буквой N (neutral) обозначается нулевой или средний проводник. Он окрашивается в синие оттенки. До 2000 года цветовая маркировка нуля была белой.

Нулевой защитный PE

Латинскими буквами PE (protect earth) записывается нулевой заземляющий проводник. Встречается и обозначение PEN – это характерно для классической комбинации проводов, смещенной в ноль. Подобная маркировка встречается в системах TN-C-S. Окраска жилы желто-зеленая.

Бесцветные плоские трехжильные провода при монтаже ППВ: как определить?

Определить фазовый и нулевой проводник можно и не по маркировке. Это делается при помощи индикаторной отвертки или мультиметра.

Найти фазовую жилу при помощи индикатора довольно просто. Нужно токопроводящим жалом отвертки прикоснуться к контролируемому участку цепи.

Пальцем руки надо коснуться контактной площадки. Если индикатор загорится, то проверенная жила является фазой. В ином случае – это ноль.

Держаться за металлическую часть отвертки при проверке запрещено!

Проверка мультитестером трудоемкая, но она дает полную информацию. Для нахождения фазы потребуется естественный заземлитель – батарея отопления, металлическая труба. Мультиметр переводится в режим измерения переменного напряжения. Предел – выше 220 В. Одним щупом тестера коснитесь проводника, а другим заземлителя. Когда на дисплее появится напряжение, близкое к сетевому (220 В), тогда и найден фазовый проводник.

Мультиметр показывает, что фаза отсутствует. Это связано с тем, что цепь разомкнута. При замыкании фаза появится.

Также мультиметр находит нулевой и заземляющий проводник. Для этого предварительно определяется, где находится фаза.

Тестер переведите в положение проверки переменного напряжения с пределом выше 220 В. По очереди нужно проводить измерение между фазой и другим проводником. Большее число – это значение между фазой и рабочим нулем, меньшее – между фазовой и заземляющей жилой. Такой способ используется редко, лучше находить землю по маркировке и подключению к заземляющим контактам.

Найти фазный кабель можно и при помощи электрической лампочки, вкрутив в патрон. Найдите 2 отрезка электропроводов с оголенными концами – один заземляется. Вторым концом коснитесь жилы. Если лампа загорится, то это рабочая фаза.

Почему определять фазу и ноль по цвету провода нельзя

По требованиям ПУЭ, проводники имеют свою цветовую маркировку. Полагаться на 100% на такой способ определения не рекомендуется. Возможно, на заводе перепутали кабели, поэтому советуем провести проверку.

При самостоятельном проведении работ можно пометить назначение проводов, особенно если они бесцветные.

Для этого требуется приобрести термоусадочные трубки или изоленту разных окрасок. В соответствии с правилами разрешено делать самостоятельную маркировку не по всей длине электропровода, а только в местах присоединения. Трубку или изоляционную ленту нужно закрепить на соответствующей жиле и записать, какой цвет к какому проводнику относится.

Всегда ли заземление обозначается зелено-желтым проводом

Современные общепринятые стандарты требуют, чтобы земля была отмечена желто-зеленым цветом. Это выглядит как желтая изоляция с продольными ярко-зелеными полосами. Иногда встречается окраска из поперечных полос.

Порой заземляющий электропровод отмечается желтыми или зеленым оттенком. Аналогичное обозначение должно быть и на схеме.

Проводники, произведенные до 2000 года, имели другую цветовую маркировку. Согласно ей заземление обозначалось черным цветом.

Определение электропроводов – это обязательный этап перед началом электромонтажных работ. Если перепутать фазовый, нулевой и заземляющий проводники, возможна поломка приборов, нарушение электропроводки или даже возгорание в квартире. Узнать, какая жила за что отвечает, можно несколькими способами. Первым – по цвету изоляции проводника. Это распространенный метод. Вторым – по буквенной маркировке. Если электропровод бесцветный, узнать предназначение жил можно с помощью индикаторной отвертки, мультиметра или электрической лампочки.

Полезное видео

Цветовая маркировка проводов и кабелей. Стандарт для Республики Беларусь

С помощью данного материала, хочу помочь новичкам и старожилам, разобраться и понять особенности цветовой маркировки проводов и кабелей согласно нормативам Республики Беларусь и не только.

Недавно мне довелось подключать квартирный щит, к которому приходило около 30 кабелей, с различной цветовой маркировкой жил. Прикол заключался в том, что маркировка настолько разная, что каждый электрик (а на объекте работало две бригады) трактовал цветовую маркировку по- своему. Естественно не обошлось без косяков, и за один день (как обычно) подключить щит мне не удалось, так как моё мнение по цвету жил не совпало с мнением других электриков. Мне пришлось еще один день потратить, чтобы прозвонить все линии для правильного подключения в щите. Рассказываю подробности…

К щиту были протянуты одни из самых популярных кабелей в Минске (на момент 2013-2015 год) производителя «АВТОПРОВОД», сделанный по ГОСТу. В трех жильном кабеле ВВГ-П 3×1,5 и ВВГ-П 3×2,5 расцветка жил следующая:

зеленая + красная + белая

Далее были кабели (Белтелекабель) с жилами:

белая + белая с черной полосой + белая с синей полосой,

белая + белая с коричневой полосой + белая с черной полосой

были и более приятные, «правильные» кабели по расцветке жил (почему правильные узнаете чуть позже):

желто-зеленая + голубая + белая

желто-зеленая + голубая + черная

желто-зеленая + голубая + коричневая (правда эта были не кабели ВВГ а установочный ПВС и шнур ШВВП, которые не должны применяться в стационарной электропроводке, но это другая история)

Прежде чем начинать разбираться в расцветке проводов, хочу отметить ошибки электриков, на которых я получил хороший опыт.

Ошибка 1. При выполнении электромонтажных работ использовались кабеля разных производителей с различными расцветками жил. При этом в различных жилах кабелей один цвет мог трактоваться по-разному. Например, в одном кабеле ноль черный, в другом кабеле черным цветом оказалась земля*.

Ошибка 2. При таких разных по цвету проводах, не были обозначены (с помощью изоленты или термоусадочных трубок) заземляющие и нейтральные жилы. Простыми словами можно было просто куском синей изоленты обмотать вокруг жилы, которую взяли за ноль, а заземляющую жилу отметить зелено-желтой изолентой.

Ошибка 3. Еще одна ошибка не относится к маркировке, но почему-то ее часто совершают большинство электромонтажников. Речь о запасе кабеля для подключения щитов. В данном случае подключить красиво довольно сложно, так как некоторых кабелей едва хватает для подключения. Это при том, что подключение осуществлялась с помощью клемм на DIN-рейку.

Никогда не экономьте кабель, при подключении электрических щитов! Если вы не знаете, на какой высоте будет установлен щит, оставляйте запас кабеля до пола (как делаю я). Лишний кабель всегда можно использовать как перемычки для подключения розеток.

*Термины: НОЛЬ (N) — рабочий нейтральный проводник, ЗЕМЛЯ (PE) – защитный проводник

Выводы которые я сделал при подключении щита, очень простые:

Я перестал использовать кабели без желто-зеленой или голубой маркировки для линий розеток и питания освещения.

В других случаях, я всегда отмечаю жилы с помощью изоляционной ленты для обозначения заземления (желто-зеленая изолента), нуля (синяя изолента) и фазы (красная изолента при однофазной электропроводки или желтая, зеленая, красная при трехфазной электропроводке).

Как-то незаметно меньше стал использовать кабель «АВТОПРОВОД», а все больше «КОБРИНАГРОМАШ». С расцветкой у последнего, полный порядок.

А теперь давайте разбираться с цветами в электропроводке.

Цветовая маркировка проводов и кабелей в Республике Беларусь

Для начала следует понять, что цветная маркировка это отличное решение быстро определить любому мастеру (электрику, инженеру, энергетику и т.д.) какую роль выполняет тот или иной проводник в электроустановке. Но трудность заключается в том, что нет единого и точного правила для всех стран и производителей.

В каждой стране маркировка проводов по цвету разная и может значительно отличаться от нашей. В той же России столько путаницы с нормативами, что они сами не знают каких правил придерживаться.

В Республике Беларусь действуют национальные правила по устройству электроустановок ТКП 339-2011, которые частично сменили некоторые главы ПУЭ 6. В нем можно найти следующие пункты:

Давайте заглянем в стандарт СТБ МЭК 60173, на который ссылаются в данном пункте:

Обращаю Ваше внимание на четыре момента в этом стандарте:

Четко определенно, что желто-зеленый проводник это ЗЕМЛЯ (PE)

Голубой цвет это НОЛЬ (N)

Рекомендуемые цвета для остальных жил : ЧЕРНЫЙ или КОРИЧНЕВЫЙ.

Нерекомендуемые цвета для жил: зеленый, желтый, красный, серый и белый.

Не будем делать еще выводы, и продолжим изучать ТКП 339-2011:

Опять же, нам указывают что заземляющий (защитный) проводник должен быть ЗЕЛЕНО-ЖЕЛТЫЙ.и обозначаться латинскими буквами PE.

Из этого пункта понятно, что НОЛЬ (нейтральный проводник) должен обозначаться ГОЛУБЫМ цветом.

А этот пункт указывает каким цветом должны быть обозначены шины фаз, для напряжения 400 (380) Вольт:

L1 (фаза A) — ЖЕЛТЫЙ

L2 (фаза B) — ЗЕЛЕНЫЙ

L3 (фаза С) — КРАСНЫЙ

Мы ознакомились с пунктами ТКП 339-2011, связанные с цветовой маркировкой. Однако ТКП 339-2011, лишь частично заменил некоторые главы ПУЭ 6. Всё остальное, чего нет в техническом кодексе 339-2011, следует искать в ПУЭ 6, действующим в Республике Беларусь. А в нем можно найти следующий пункт 2.1.31:

Выводы на данный момент просты:

1. На территории РБ действуют нормы по цветовой маркировки шин (ЖЕЛТЫЙ, ЗЕЛЕНЫЙ, КРАСНЫЙ).

2. По расцветке жил проводов:

ЗАЗЕМЛЕНИЕ (ЗЕМЛЯ) PE — всегда ЖЁЛТО-ЗЕЛЁНЫЙ

НОЛЬ (нейтральный проводник) N — всегда ГОЛУБОЙ (СИНИЙ, СВЕТЛО СИНИЙ)

ФАЗА (фазный проводник) L — может быть черного, коричневого, серого, красного, фиолетового, розового, белого, оранжевого, бирюзового цвета. Однако рекомендуется использовать приоритетные цвета для обозначения фаз: КОРИЧНЕВЫЙ (приоритет для фазной жилы №1) и ЧЕРНЫЙ (при наличии коричневой жилы, приоритет для фазы №2) .

Всё! Больше путать Вас не буду. Что указано выше это основа.

Цветовая маркировка проводов в будущем.

А теперь бонус. Что нас ждет впереди?

Рано или поздно, но мы должны будем признать европейский стандарт по цветовой маркировке МЭК 60445:2010. Например в России уже действует ГОСТ Р 50462-2009.

Особенность данного стандарта в расцветке фаз: L1 — коричневый, L2 — черный, L3 — серый.

Поэтому электрикам, которые собираются продолжать заниматься электропроводкой в будущем, следует выучить данную маркировку:

Я тоже потихоньку перехожу на европейский стандарт при сборке электрических щитов.

Для однофазных щитов, все чаще применяю провода: черный + голубой + желто-зеленый. Хотя, как показывает практика, заказчикам щитов интуитивно понятней, когда фаза обозначается красным проводом.

Для трехфазных щитов начинаю использовать расцветку фаз: коричневый, черный, серый. Ввод в таких щитах маркирую с помощью термоусадочных цветных трубок согласно нормативам ТКП 339-2011 (желтый, зеленый, красный).

Как правильно идентифицировать цветовую маркировку?

Для быстрой и правильной идентификации цвета проводов для электропроводки следует придерживаться нескольких правил:

Правило 1. Всегда использовать приоритетные цвета для проводов:

Желто-зеленый — всегда ЗАЗЕМЛЕНИЕ.

Голубой (может быть светло синий или синий) – это всегда НОЛЬ.

Коричневый — это приоритетный цвет для обозначения фазы в однофазной электропроводке.

Правило 2. Если в кабеле нет коричневого, черного, серого цвета, но есть красный, то его следует делать ФАЗОЙ. У большинства красный цвет ассоциируется с фазным проводником.

Правило 3. Если в кабеле нет желто-зеленого цвета, но есть зеленый, то в однофазной электропроводке его следует делать ЗЕМЛЕЙ. Не лишним будет обозначить его желто-зеленой маркировкой (изолентой или термоусадкой).

Часто при прокладке кабеля от выключателя к распределительной коробке, желто-зеленую жилу используют как «общую фазу» для выключателя. Так делать нельзя!

Несколько примеров по правильному определению цветов в электропроводке на фото ниже:

Вот и всё, что мне хотелось вам рассказать про цветовую маркировку проводов. Теперь только остается следовать этим правилам и не создавать лишних хлопот себе и другим мастерам, при выполнении электромонтажных работ.

Обозначения l и n в электрике. Как обозначается рубильник. Обозначения фазы и нуля в электрике. Обозначения в электрике n и l

Что означает n и l в электрической схеме. Обозначение в электрике L и N: виды проводов, их характеристики

Обозначение L и N в электрике

RozetkaOnline.ru — Электрика дома: статьи, обзоры, инструкции!

Обозначение L и N в электрике

Каждый раз, пытаясь подключить люстру или бра, датчик освещенности или движения, варочную панель или вытяжной вентилятор, терморегулятор теплого пола или блок питания светодиодной ленты, а также любое другое электрооборудование, вы можете увидеть следующие маркировки возле клемм подключения – L и N.

Давайте разберемся, о чем говорят обозначения L и N в электрике .

Как вы, наверное, сами догадались это не просто произвольные символы, каждый из них несет конкретное значение и выполняет роль подсказки, для правильного подключения электроприбора к сети.

Обозначение L в электрике

« L » — Эта маркировка пришла в электрику из английского языка, и образована она от первой буквы слова «Line» (линия) – общепринятого названия фазного провода. Также, если вам удобнее, можно ориентироваться на такие понятия английских слов как Lead (подводящий провод, жила) или Live (под напряжением).

Соответственно обозначением L маркируются зажимы и контактные соединения, предназначенные для подключения фазного провода. В трехфазной сети, буквенно-цифровая идентификация (маркировка) фазных проводников «L1», «L2» и «L3».

По современным стандартам (ГОСТ Р 50462-2009 (МЭК 60446:2007 ), действующим в России, цвета фазных проводов – коричневый или черный. Но зачастую, может встречаться белый, розовый, серый или провод любого другого цвета, кроме синего, бело-синего, голубого, бело-голубого или желто-зеленого.

Обозначение N в электрике

«N» — маркировка, образованная от первой буквы слова Neutral (нейтральный) – общепринятое название нулевого рабочего проводника, в России называемого чаще просто нулевым проводником или коротко Ноль (Нуль). В связи с этим, удачно подходит английское слово Null (нулевой), можно ориентироваться на него.

Обозначением N в электрике маркируются зажимы и контактные соединения для подключения нулевого рабочего проводника/нулевого провода. При этом это правило действует как в однофазной, так и трехфазной сети.

Цвета провода, которыми маркируется нулевой провод (нуль, ноль, нулевой рабочий проводник) строго синий (голубой) или бело-синий (бело-голубой).

Обозначение Заземления

Если уж мы говорим об обозначениях L и N в электрике, нельзя не отметить еще вот такой знак — , который также, практически всегда можно увидеть совместно с этими двумя маркировками. Таким значком отмечены зажимы, клеммы или контактные соединения для подключения провода защитного заземления ( PE – Protective Earthing ), он же нулевой защитный проводник, заземление, земля.

Общепринятая цветовая маркировка нулевого защитного провода – желто-зеленый. Эти два цвета зарезервированы только для заземляющих проводов и не встречаются при обозначении фазных или нулевых.

К сожалению, нередко, электропроводка в наших квартирах и домах выполнена с несоблюдением всех строгих стандартов и правил цветовой и буквенно-цифровой маркировки для электрики. И знать предназначение маркировок L и N у электрооборудования, порой, недостаточно, для правильного подключения. Поэтому, обязательно прочитайте нашу статью «Как определить фазу, ноль и заземление самому, подручными средствами? », если у вас есть какие-то сомнения, этот материал будет как нельзя кстати.

Вступай в нашу группу вконтакте!

http://rozetkaonline.ru

legkoe-delo.ru

Обозначение n и l в электричестве

Маркировка проводов (N, PE, L)

Маркировка провода домашней электросети

Библия электрика ПУЭ (Правила устройства электроустановок) гласит: электропроводка по всей длине должна обеспечить возможность легко распознавать изоляцию по ее расцветке.

В домашней электросети, как правило, прокладывают трехжильный проводник, каждая жила имеет неповторимую расцветку.

Рабочий нуль (N) – синего цвета, иногда красный.
Нулевой защитный проводник (PE) – желто-зеленого цвета.
Фаза (L) – может быть белой, черной, коричневой.

В некоторых европейских странах существуют неизменные стандарты в расцветке проводов по фазе. Силовой для розеток – коричневая, для освещения — красный.

Расцветка электропроводки ускоряет электромонтаж

Окрашенная изоляция проводников значительно ускоряет работу электромонтажника. В былые времена цвет проводников был либо белым, либо черным, что в общем приносило немало хлопот электрику-электромонтажнику. При расключении требовалось подать питание в проводники, чтобы с помощью контрольки определить, где фаза, а где нуль. Расцветка избавила от этих мук, все стало очень понятно.

Единственное, чего не нужно забывать при изобилии проводников, помечать т.е. подписывать их назначение в распределительном щите, поскольку проводников может насчитываться от нескольких групп до нескольких десятков питающих линий.

Расцветка фаз на электроподстанциях

Расцветка в домашней электропроводке не такая, как расцветка на электроподстанциях. Три фазы А, В, С. Фаза А – желтый цвет, фаза В – зеленый, фаза С – красный. Они могут присутствовать в пятижильных проводниках вместе с проводниками нейтрали — синего цвета и защитного проводника (заземление) — желто-зеленого.

Правила соблюдения расцветки электропроводки при монтаже

От распределительной коробки к выключателю прокладывается трехжильный или двух жильный провод в зависимости от того, одно-клавишный или двух-клавишный выключатель установлен; разрывается фаза, а не нулевой проводник. Если есть в наличии белый проводник, он будет питающим. Главное соблюдать последовательность и согласованность в расцветке с другими электромонтажниками, чтобы не получилось как в басне Крылова: «Лебедь, рак и щука».

На розетках защитный проводник (желто-зеленый), чаще всего зажимается в средней части устройства. Соблюдаем полярность. нулевой рабочий – слева, фаза – справа.

В конце хочу упомянуть, бывают сюрпризы от производителей, например, один проводник желто-зеленый, а два других могут оказаться черными. Возможно, производитель решил при нехватке одной расцветки, пустить в ход то, что есть. Не останавливать ведь производство! Сбои и ошибки бывают везде. Если попался именно такой, где фаза, а где нуль решать вам, только нужно будет побегать с контролькой.

Оцените качество статьи. Нам важно ваше мнение:

Обозначение в электрике L и N: виды проводов, их характеристики

Мировые производители бытовой техники при сборке своего оборудования используют цветовую маркировку монтажных проводов. Она представляет собой обозначение в электрике L и N. Благодаря строго определенному окрасу, мастер может быстро определить, какой из проводов является фазным, нулевым или заземляющим. Это важно при подключении или отключении оборудования от электропитания.

Виды проводов

При подключении электрооборудования, монтаже разнообразных систем не обойтись без специальных проводников. Их изготавливают из алюминия или меди. Эти материалы отлично проводят электрический ток.

xn—-7sbeb3bupph.xn--p1ai

Обозначение цвета проводов в электрике. Обозначения l и n в электрике

Провод синий желтый красный. Обозначение L и N в электрике

Переход на привычное напряжение 220 В проводился еще в годы существования Советского Союза и закончился в конце 70-х, начале 80-х. Электрические сети того времени выполнялись по двухпроводной схеме, а изоляция проводов использовалась однотонная, преимущественно белого цвета. В дальнейшем, появилась бытовая техника повышенной мощности, требующая заземления.

Схема подключения постепенно изменялась на трёхпроводную. ГОСТ 7396.1–89 стандартизировал типы силовых вилок приблизив их европейским. После распада СССР были приняты новые стандарты, основанные на требованиях Международной электротехнической комиссии. В частности, для повышения безопасности при работе в электрических сетях и упрощения монтажа, вводилась цветовая градация проводов.

Нормативная база

Основным документом, описывающим требования к монтажу электросетей, является ГОСТ Р 50462–2009, в основе которого лежит стандарт МЭК 60446:2007. В нем изложены правила, которым должна соответствовать цветовая маркировка проводов. Касаются они производителей кабельной продукции, строительных и эксплуатирующих организаций, деятельность которых связана с монтажом электрических сетей.

Расширенные требования к монтажу содержатся в Правилах устройства электрических установок. В них приведен рекомендуемый порядок подключения, с отсылкой к ГОСТ-Р в пунктах касающихся цветовых градаций.

Необходимость разделения по цвету

Двухпроводная система подразумевает наличие в сети фазы и нуля. Вилка для таких розеток используется плоская. Оборудование устроено таким образом, что правильность подключения роли не играет. Не важно на какой контакт будет подана фаза, аппаратура разберется самостоятельно.

При трехпроводной системе, дополнительно предусмотрено наличие заземляющей жилы. В лучшем случае, неправильное подключение проводов, приведет к постоянному срабатыванию защитного автомата, в худшем — к повреждению оборудования и пожару. Использование цветной градации для жил, позволяет исключить ошибки при монтаже и избавляет от необходимости использования специальных приборов, предназначенных для измерения получаемого напряжения.

Трехпроводная система

Посмотрим на разрез трехжильного провода, который применяется для прокладки бытовых электросетей.

Цвет проводов указывает, где находятся фаза, ноль и земля. Дополнительно, на рисунке приведены типовые буквенные обозначения, применяемые в электрических схемах. Взяв в руки такой чертеж, можно визуально определить правильность выполненного подключения.

Давайте заглянем в ГОСТ и посмотрим, насколько приведенная на рисунке цветовая маркировка проводов соответствует требованиям. Пункт 5.1 общих положений содержит описание двенадцати цветов, которые должны использоваться для маркировки.

Девять цветов выделяется для обозначения фазных проводов, один для нулевого и два для заземления. Стандартом предусматривается выполнение заземляющего провода в комбинированном желто-зеленом исполнении. Разрешается продольное и поперечное нанесение полос, при это преимущественный цвет не должен занимать более 70 % площади оплетки. Отдельное использование желтого или зеленого цвета в защитном покрытии прямо запрещается пунктом 5.2.1.

Указанная схема применяется при однофазном подключении, подходящем для большинства электрических приборов. Запутаться в ней, при правильно маркированном проводе, практически невозможно.

Пятипроводная система

Для трехфазного подключения используются пятижильные провода. Соответственно три провода выделяются под фазы, один под нейтральный или нулевой и один под защитный, заземляющий. Цветовая маркировка, как в любой сети переменного тока применяется аналогичная, в соответствии с требованиями ГОСТ.

В этом случае важным моментом будет правильное подключение фазных проводников. Как видно на рисунке, защитный провод выполнен в желто-зеленой оплетке, а нулевой — в синей. Для фаз использованы разрешенные оттенки.

С помощью пятижильных проводов можно выполнять подключение сети 380 В с правильно выполненным расключением.

Совмещенные провода

В целях удешевления производства и упрощения подключений применяются также провода двух или четырехжильные, в которых защитная жила совмещена с нейтральной. В документации они обозначаются аббревиатурой PEN. Как вы догадались, складывается она из буквенных обозначений нулевого (N) и заземляющего (PE) проводов.

ГОСТом предусмотрена для них специальная цветовая маркировка. По длине они окрашиваются в цвета заземляющей жилы, то есть в желто-зеленый. Концы должны быть в обязательном порядке окрашены в синий цвет, им же дополнительно обозначаются все места соединений.

Поскольку места, в которых выполняется подключение заранее определить невозможно, в этих точках провода PEN выделяют с помощью изолирующей ленты или кембриков синего цвета.

Нестандартные провода и маркировка

Приобретая новый провод, вы разумеется обратите внимание на цветовую маркировку жил и выберете тот вариант, где она нанесена правильно. Что делать в том случае, когда проводка уже выполнена, а цвета проводов не соответствуют требованиям ГОСТа? Выход в этом случае такой же, как и с проводами PEN. Придется выполнить ручную маркировку, после того, как вы определитесь с ролью, выполняемой подходящими к оборудованию жилами. Простым вариантом будет использование цветной изоленты соответствующих оттенков. Как минимум, стоит обозначить защитный и нейтральный провода.

При профессиональном монтаже возможно применение специальных кембриков, представляющих собой полые отрезки изоляционного материала. Делятся они на обычные и термоусадочные. Вторые не требуют подбора по диаметру, но не имеют возможности повторного использования.

Встречаются также специально изготовленные маркеры, с международным буквенно-цифровым обозначением. Их применяют на вводных и распределительных щитах, к примеру, в многоквартирных домах или административных зданиях.

Цифровые метки, совместно с цветом провода, позволяют определить к какому потребителю подается питание.

Дополнительные требования

Поскольку линии, как и разводка, могут выполнятся с применением различной кабельной продукции, существует ряд правил по их взаимному подключению. Подключение трехпроводного кабеля к пятипроводному должн

szemp.ru

Обозначение в электрике L и N: виды проводов, их характеристики

Виды проводов

Важно! Алюминиевые провода необходимо соединять только с алюминиевыми. Они химически активны. Если их соединить с медью, то цепь передачи тока быстро разрушится. Алюминиевые провода соединяют обычно с помощью гаек и болтов. Медные – посредством клеммы. Стоит учесть, что последний вид проводников имеет существенный недостаток – быстро окисляется под воздействием воздуха.

Совет на случай, если в месте появления окисления ток перестанет проходить: чтобы восстановить подачу электроэнергии, провод необходимо изолировать от внешнего воздействия с помощью изоленты.

Классификация проводов

Проводник представляет собой одну неизолированную или одну и более изолированных жил. Второй тип проводников покрыт специальной неметаллической оболочкой. Это может быть обмотка изолирующей лентой или оплеткой из волокнистого сырья. Неизолированные провода не имеют никаких защитных покрытий. Их применяют в сооружении линии электропередач.

Исходя из вышеописанного, делаем вывод, что провода бывают:

защищенными;
незащищенными;
силовыми;
монтажными.

Они должны использоваться строго по назначению. Малейшее отклонение от требований эксплуатации ведет к поломке сети электропитания. В результате замыкания случаются пожары.

Обозначения фазных, нулевых и заземляющих проводов

При выполнении монтажа электрических сетей бытового и промышленного предназначения используют изолированные кабели. Они состоят из множества токопроводящих жил. Каждая из них окрашена в соответствующий цвет. Обозначение LO, L, N в электрике позволяют сократить время проведения монтажных, а при необходимости и ремонтных работ.

Описанное ниже обозначение в электрике L и N в полном объеме соответствует требованиям ГОСТ Р 50462 и применяется в электроустановках, в которых напряжение достигает 1000 В. Они имеют глухозаземленную нейтраль. К этой группе относится электрооборудование всех жилых, административных зданий, хозяйственных объектов. Какие цветовые обозначения фазы L, нуля, N и заземления необходимо соблюдать при монтаже электрических сетей? Давайте разберемся.

Фазные проводники

В сети переменного тока имеются проводники, которые находятся под напряжением. Их называют фазными проводами. В переводе с английского языка термин «фаза» означает «линия», «активный провод», или же «провод под напряжением».

Прикосновение человека к оголенному от изоляции фазному проводу может обернуться серьезными ожогами или даже летальным исходом. Что значит обозначение в электрике L и N? На электрических схемах фазные провода маркируют латинской буквой «L», а в многожильных кабелях изоляция фазного провода будет окрашена в один из следующих цветов:

белый;
черный;
коричневый;
красный.

Рекомендации! Если по каким-либо причинам электромонтер сомневается в правдивости информации, отображающей цветовую маркировку проводов кабеля, для определения находящегося под напряжением провода необходимо воспользоваться низковольтным указателем напряжения.

Нулевые проводники

Эти электропровода подразделяются на три категории:

нулевые рабочие проводники.
нулевые защитные (земляные) проводники.
нулевые проводники, совмещающие в себе защитную и рабочую функцию.

Что такое обозначение проводов в электрике L и N? Нейтраль сети или нулевой рабочий проводник в схемах электрических цепей обозначают латинской буквой «N». Нулевые проводники кабелей имеют следующую окраску:

голубой цвет по всей протяженности без дополнительных вкраплений;
синий цвет по всей длине жилы без дополнительных вкраплений.

Что значит L, N и PE в электрике? PE (N-RE) – нулевой защитный проводник, который по всей длине входящего в кабель провода окрашивают чередующимися линиями желтого и зеленого цвета.

Третья категория нулевых проводников (REN-провода), которые совмещают в себе рабочую и защитную функции, имеет цветовое обозначение в электрике (L и N). Провода окрашены в синий цвет, с концами и местами соединений с желто-зелеными полосами.

Необходимость проверки маркировки

Обозначение LO, L, N в электрике при монтаже электрических сетей – важная деталь. Как проверить правильность цветовой маркировки? Для этого нужно использовать индикаторную отвертку.

Чтобы определить, какой из проводников является фазным, а какой нулевым при помощи индикаторной отвертки, необходимо прикоснуться ее жалом к неизолированной части провода. Если светодиод засветится, значит произошло касание к фазному проводнику. После прикасания отверткой к нулевому проводу светящегося эффекта не будет.

Важность цветовой маркировки проводников и четкое соблюдение правил ее использования позволит значительно сократить время проведения монтажных работ и поиск неисправностей электрооборудования, в то время как игнорирование этих элементарных требований оборачивается риском для здоровья.

загрузка…

worldfb.ru

Обозначения в электрике n и l. Что обозначает первая буква маркировки кабеля связи. Обозначение в электрике L и N: виды проводов, их характеристики

Синий коричневый желто зеленый. Обозначение L и N в электрике

RozetkaOnline.ru — Электрика дома: статьи, обзоры, инструкции!

Обозначение L и N в электрике

Давайте разберемся, о чем говорят обозначения L и N в электрике.

Обозначение L в электрике

Обозначение N в электрике

Обозначение Заземления

Если уж мы говорим об обозначениях L и N в электрике, нельзя не отметить еще вот такой знак — , который также, практически всегда можно увидеть совместно с этими двумя маркировками. Таким значком отмечены зажимы, клеммы или контактные соединения для подключения провода защитного заземления (PE – Protective Earthing), он же нулевой защитный проводник, заземление, земля.

Вступай в нашу группу вконтакте!

http://rozetkaonline.ru

Каждый раз, когда я устанавливаю розетку или подключаю какой-то стационарный прибор встаёт вопрос о том, что значит цвет провода — фаза? Или это земля? Неразберихи добавляет то, что далеко не все кабеля — это наши родные ВВГ-3 с белым, синим и желто-зелёным проводами. Есть и китайцы с комбинациями серый + коричневый + белый, есть и сложные многожильные кабели, с которыми можно разобраться только по справочнику электрика.

В быту все эти кодировки взять неоткуда, поэтому будем ориентироваться на самую простую проводку. Простая — это кабель из трёх жил и бытовая задача, к примеру, установки розетки.

Стандартный бытовой провод с белым, синим и жёлто-зелёным цветом

Кодировка, маркировка и история

Идея разделить провода по цветам не нова — первые же эксперименты, как рисуют нам старые учебники, проводились с разноцветными клеммами и проводами. Всё та же незамутнённая простота осталась в автомобилях — синий и красный провод вряд ли перепутаешь. Правда, он иногда бывает чёрным, но это совсем другая история.

При изучении проводки самые важные для определения по цвету провода — не фаза, а земля и ноль, фазу всегда можно найти с помощью детекторной отвёртки или (практически) любого диода. А вот перепутать цвета земли и ноля иногда становится просто опасно, и определять, какого цвета провода фаза ноль земля надо заранее.

Цвет провода фазы

Как ранее было указано, особо фазу по цвету определять не требуется — почти всегда есть доступ к тому или иному инструменту для определения. Некоторый «зоопарк» в цветах наблюдается из-за того, что есть расширенные, не бытовые стандарты по цветовой дифференциации проводов, их используют настоящие электрики. Например, коричневый цвет говорит, что провод предназначен для розеток, а красный — для освещения. От этого зависит нагрузка и допустимые параметры работы.

Цвет провода земли

Заземление самый безальтернативный провод, у него всегда жёлто-зелёный цвет. Бывают отклонения, например, чисто жёлтый — когда провод импортный. В сети пишут, что встречается жёлто-зелёно-синий цвет провода, которым обозначают совмещённый рабочий нуль и землю.

Цвет провода ноля

У минуса небольшой выбор цветов — обычно это синий провод, который есть практически в любом кабеле, либо (очень редко) красный/вишнёвый. Как было сказано о земле — путать эти провода строго не рекомендуется.

Заключение

Фиксируем общую цветовую схему:

Земля — цвет провода жёлто-зелёный или жёлтый цвет провода;
Ноль — синий цвет;
Фаза — цвет провода белый, красный, коричневый и любые другие незнакомые.

szemp.ru

Цвета проводов в электрике: 3 основных положения контактов. L n что означает в электрике

Электротехника что означает буква u. Обозначения фазы и нуля в электрике

Содержание:

Монтажные работы часто приводят к появлению большого числа проводов. Как в ходе работ, так и после их завершения всегда появляется потребность в идентификации назначения проводников. Каждое соединение использует в зависимости от своей спецификации либо два, либо три проводника. Наиболее простым способом идентификации проводов и жил кабеля является окрашивание их изоляции в определенный цвет. Далее в статье мы расскажем о том,

как обозначается фаза и ноль способом присвоения им определенных цветов;
что обозначают буквы L, N, PE в электрике по-английски и какое соответствие их русскоязычным определениям,

а также другую информацию на эту тему.

Цветовая идентификация существенно уменьшает сроки выполнения ремонтных и монтажных работ и позволяет привлечь персонал с более низкой квалификацией. Запомнив несколько цветов, которыми обозначены проводники, любой домохозяин сможет правильно присоединить их к розеткам и выключателям в своей квартире.

Заземляющие проводники (заземлители)

Самым распространенным цветовым обозначением изоляции заземлителей являются комбинации желтого и зеленого цветов. Желто-зеленая раскраска изоляции имеет вид контрастных продольных полос. Пример заземлителя показан далее на изображении.

Однако изредка можно встретить либо полностью желтый, либо светло-зеленый цвет изоляции заземлителей. При этом на изоляции могут быть нанесены буквы РЕ. В некоторых марках проводов их желтый с зеленым окрас по всей длине вблизи концов с клеммами сочетается с оплеткой синего цвета. Это значит то, что нейтраль и заземление в этом проводнике совмещаются.

Для того чтобы при монтаже и также после него хорошо различать заземление и зануление, для изоляции проводников применяются разные цвета. Зануление выполняется проводами и жилами синего цвета светлых оттенков, подключаемыми к шине, обозначенной буквой N. Все остальные проводники с изоляцией такого же синего цвета также должны быть присоединены к этой нулевой шине. Они не должны присоединяться к контактам коммутаторов. Если используются розетки с клеммой, обозначенной буквой N, и при этом в наличии нулевая шина, между ними обязательно должен быть провод светло-синего цвета, соответственно присоединенный к ним обеим.

Фазный проводник, его определение по цвету или иначе

Фаза всегда монтируется проводами, изоляция которых окрашена в любые цвета, но не синий или желтый с зеленым: только зеленый или только желтый. Фазный проводник всегда соединяется с контактами коммутаторов. Если при монтаже в наличии розетки, в которых есть клемма, маркированная буквой L, она соединяется с проводником в изоляции черного цвета. Но бывает так, что монтаж выполнен без учета цветовой маркировки проводников фазы, нуля и заземления.

В таком случае для выяснения принадлежности проводников потребуется индикаторная отвертка и тестер (мультиметр). По свечению индикатора отвертки, которой прикасаются к токопроводящей жиле, определяется фазный провод — индикатор светится. Прикосновение к жиле заземления или зануления не вызывает свечение индикаторной отвертки. Чтобы правильно определить зануление и заземление, надо измерить напряжение, используя мультиметр. Показания мультиметра, щупы которого присоединены к жилам фазного и нулевого провода, будут больше, чем в случае прикосновения щупами к жилам фазного провода и заземления.

Поскольку фазный провод перед этим однозначно определяется индикаторной отверткой, мультиметр позволяет завершить правильное определение назначения всех трех проводников.

Буквенные обозначения, нанесенные на изоляцию проводов, не имеют отношения к назначению провода. Основные буквенные обозначения, которые присутствуют на проводах, а также их содержание, показаны ниже.

Принятые в нашей стране цвета для указания назначения проводов могут отличаться от аналогичных цветов изоляции проводов других стран. Такие же цвета проводов используются в

Беларуси,
Гонконге,
Казахстане,
Сингапуре,
Украине.

Более полное представление о цветовом обозначении проводов в разных странах дает изображение, показанное далее.

Цветовые обозначения проводов в разных странах

В нашей стране цветовая маркировка L, N в электрике задается стандартом ГОСТ Р 50462 – 2009. Буквы L и N наносятся либо непосредственно на клеммы, либо на корпус оборудования вблизи клемм, например так, как показано на изображении ниже.

Этими буквами обозначают по-английски нейтраль (N), и линию (L — «line»). Это означает «фаза» на английском языке. Но поскольку одно слово может принимать разные значения в зависимости от смысла предложения, для буквы L можно применить такие понятия, как жила (lead) или «под напряжением» (live). А N по-английски можно трактовать как №null» — ноль. Т.е. на схемах или приборах эта буква означает зануление. Следовательно, эти две буквы — не что иное как обозначения фазы и нуля по-английски.

Также из английского языка взято обозначение проводников PE (protective earth) — защитное заземление (т.е. земля). Эти буквенные обозначения можно встретить как на импортном оборудовании, маркировка которого выполнена латиницей, так и в его документации, где обозначение фазы и нулевого провода сделано по-английски. Российски

electric-ligt.ru

Трехжильный провод какой цвет что значит

Цветовая маркировка проводов

Тот кто хоть раз имел дело с проводами и электрикой обратил внимание, что проводники всегда имеют различный цвет изоляции. Сделано это не просто так. Цвета проводов в электрике призваны сделать проще распознавание фазы, нулевого провода и заземления. Все они имеют определенную окраску и при работе легко различаются. О том, каков цвет проводов фаза, ноль, земля и пойдет речь дальше.

Как окрашиваются провода фазы

При работе с проводкой наибольшую опасность представляют фазные провода. Прикосновение к фазе, при определенных обстоятельствах, может стать летальным, потому, наверное, для них выбраны яркие цвета. Вообще, цвета проводов в электрике позволяют быстрее определить которые из пучка проводов наиболее опасны и работать с ними очень аккуратно.

Расцветка фазных проводов

Чаще всего фазные проводники бывают красного или черного цвета, но встречается и другая окраска: коричневый, сиреневый, оранжевый, розовый, фиолетовый, белый, серый. Вот во все эти цвета может быть окрашены фазы. С ними проще будет разобраться, если исключить нулевой провод и землю.

На схемах фазные провода обозначаются латинской (английской) буквой L. При наличии нескольких фаз, к букве добавляют численное обозначение: L1, L2, L3 для трехфазной сети 380 В. В другой версии первая фаза обозначает

szemp.ru

Что в электрике обозначает l и n — Ремонт квартир

L и N в электрике — цветовая маркировка проводов

Разнообразие расцветки изоляции электрокабелей

Цвет жилы заземления

Заземляющая и нулевая жила могут отличаются толщиной, часто она тоньше фазных, особенно на кабелях, что применяются для подключения переносных устройств.

Расцветки для нулевого провода

Цвета для фазных проводов

Настоятельно рекомендуется использовать одинаковую расцветку проводов, при ответвлении однофазной цепи от трехфазной.

кембриками обычными;
кембриками термоусадочными;
изолентой.

О стандартах цветовой маркировки проводов в Европе и России смотрите так же в этом видео:

Ручная цветовая разметка

Разметка двужильных проводов

Правда эффективной она будет только для двухжильных проводов, ведь если фаз несколько, то определить где какая индикатор не сможет. В таком случае придется отключать провода и использовать прозвонку.

Разметка трехжильных проводов

Если же при профилактических работах выяснилось, что маркировка устарела, менять кабеля не обязательно. Замене, в соответствии с современными стандартами, подлежит только электрооборудование, вышедшее из строя.

Цветовые обозначения фазы L, нуля N и заземления

Фаза («L», «Line»)Основным проводом в кабеле всегда является фаза. Само по себе слово «фаза» означает «провод под напряжением», «активный провод» и «линия». Чаще всего он бывает строго определенных цветов. В распределительном щитке фазовый провод, перед тем как идти к потребителю, подключается через устройство защитного отключения (УЗО, предохранитель), в нем происходит коммутация фазы. Внимание! С голой фазой шутки плохи, по этому, чтобы не спутать фазу с чем-либо еще — запомните: контакты фазы всегда маркируются латинским символом «L», а провод фазы бывает красным, коричневым, белым или черным. Если же вы не уверены в этом или проводка устроена иначе, то приобретите отвертку с простым индикатором фазы. Прикоснувшись его жалом к голому проводнику, всегда можно узнать — фаза это или нет по характерному свечению индикатора. А лучше сразу обратитесь к квалифицированному специалисту.

Ноль («N», «Neutre», «Neutral», «Нейтраль» «Нуль»)Вторым немаловажным проводом является ноль, известный в народе как «провод без тока», «пассивный провод» и «нейтраль». Он бывает только синим. В квартирных распределительных щитках его нужно подключать к нулевой шине, она помечена символом «N». К розетке провод нуля подключается к контактам, также обозначенным знаком «N».

Заземление («G», «T», «Terre» «Ground», «gnd» и «Земля»)Изоляция заземляющего провода бывает только желтого цвета с зеленой полоской. В распределительном щитке он подключается к шине заземления, к дверце и корпусу щитка. В розетках заземление подключается к контактам, обозначенным латинским символом «G» или с знаком в виде перевернутой и коротко подчеркнутой буквой «Т». Обычно заземлительные контакты на виду и могут выступать из розеток, становясь доступными детям, что порой вызывает у многих родителей шок, тем не менее эти контакты не опасны, хотя совать пальцы туда все же не рекомендуется.Внимание! При работе с электрическими сетями под напряжением всегда велика вероятность поражения человека электрическим током или пожара. Если даже установлено УЗО, настоятельно рекомендуется соблюдать все меры предосторожности! Известно, что специальная конструкция такого выключателя сверяет синхронность работы фазы и нуля, и в случае, если УЗО обнаружит утечку тока фазы без возвращения каких-то его процентов по нулю, то немедленно разорвет контакт, что спасет человеку жизнь; однако если прикоснуться не только к фазе, но еще и к нулю — то УЗО не спасет. Прикосновение к обоим проводам смертельно опасно.

Маркировка провода домашней электросети

Рабочий нуль (N) – синего цвета, иногда красный.
Нулевой защитный проводник (PE) – желто-зеленого цвета.
Фаза (L) – может быть белой, черной, коричневой.

Расцветка электропроводки ускоряет электромонтаж

Расцветка фаз на электроподстанциях

Правила соблюдения расцветки электропроводки при монтаже

Оцените качество статьи. Нам важно ваше мнение:

Источники: http://yaelectrik.ru/elektroprovodka/l-n-v-elektrike, http://bt-energy.ru/zakaz-i-ustanovka/tcvetovye-oboznacheniya-fazy-l-nulya-n-i-zazemleniya, http://electric-tolk.ru/rascvetka-provoda-elektroseti/

electricremont.ru

Цвет провода подскажет его назначение

Электрик вскрывает распределительную коробку. А там – кабели одинаковые, белого цвета. Работать с ними крайне сложно. И чтобы определить предназначение каждого, нужно измерить все показатели с помощью индикаторной отвертки или мультиметра.

Понятно, что расцветка проводов значительно облегчает ремонтный процесс. Подобный подход гарантирует безопасность проведения работ, делает процесс более простым и удобным. Кроме того, электрик тратит гораздо меньше времени, ориентируясь на цвета проводов.

Для обустройства электрической сети в доме используются три основных кабеля: фаза, ноль, земля. При монтаже применяется цветовая маркировка по пуэ.

Маркировка фаз по цветам поможет правильно повесить люстру, подключить любое электрооборудование к сети. Наиболее нагляден пример со светильником. Если перепутать фазу и ноль, при замене лампочки человек получит мощный удар током. И наоборот. Когда фаза и ноль, их обозначение не перепутаны, можно дотрагиваться даже до горящей лампы. Это абсолютно безопасно. Ведь фаза выходит на выключатель, а ноль – на лампу, нейтрализуя напряжение.

Буквенные подсказки

В схемах электропроводки принята не только цветовая, но и буквенная маркировка. Главное – запомнить три обозначения. Это l, n, pe в электрике. Данные буквенные обозначения также являются отличными подсказками мастерам.

Обозначение l и n в электрике наносится возле клемм подключения. Это первые буквы английских слов или словосочетаний, обозначающих функцию конкретного провода. Эти незамысловатые символы сориентируют, как правильно подключить прибор к сети.

Следует отметить, что l и n в электрике – универсальные обозначения. Они приняты повсеместно. А значит, проблем с подключением аппаратуры, приборов, устройств иностранных производителей не будет. И обозначения l, n в электрике подскажут, какой провод с каким нужно соединить.

Заземление: безопасность зелено-желтого цвета

Заземление или защитный проводник – это, прежде всего, безопасность. А безопасность в электрике дорогого стоит. Этот кабель выполняет функцию запасного игрока. И вступает в игру лишь в том случае, когда нарушена изоляция фазного или нулевого проводника. Проще говоря, без заземления неисправный электроприбор в момент соприкасания ударит человека, с заземлением – нет.

Заземление обозначают сочетанием pe – сокращенно от словосочетания Protective Earthing. Иногда пишут слово «земля». На схемах графически означенный кабель может быть обозначен специальными символами:

Если разбирать цветовое обозначение, то, согласно ГОСТу Р50462, для данного вида кабеля используются желто-зеленые цвета. В жестком одножильном проводе основным является зеленый цвет, отороченный желтой полоской. В мягком многожильном в качестве основного цвета применяется желтый. Продольная полоска, напротив, зеленая. Бывают нестандартные варианты цветовой маркировки защитных соединений. В этом случае полоски имеют поперечный вид. Помимо этого, применяется только зеленая расцветка.

Зачастую заземляющий кабель идет в паре с нейтральным. Тогда к желто-зеленой раскраске прибавляется синяя каемка на концах кабеля. В этом случае меняется буквенная аббревиатура – pen.

Видео: как разобраться в цветовой маркировке прводов

Так или иначе, но ответ на вопрос, какого цвета заземление в трехжильном проводе, однозначен. Всегда нужно искать зелено-желтое сочетание.

В распределительном щитке заземление найти не сложно. Для его подключения используется специальная шина. В иных случаях, кабель крепится к корпусу и металлической двери щитка.

Нулевой проводник

Нулевой проводник или, как его еще называют, нейтраль выполняет простую, но важную функцию. Он выравнивает нагрузки в сети, на выходе обеспечивая напряжение в 220 Вольт. Избавляет фазы от скачков и перекосов, нейтрализуя их. Не удивительно, что его символом является буква n – образован от английского слова Neutral. А сочетание обозначений n, l в электрике всегда идут рядом.

В распределительном щитке все кабели данной расцветки группируются на одной, нулевой шине с соответствующей буквенной аббревиатурой. В розетках также есть необходимая маркировка.

Поэтому мастер никогда не спутает, куда крепить специальный нулевой контакт.

Такая маркировка, принцип работы применимы как к однофазной, так и к трехфазной сети.

Фаза: разноцветье в ассортименте

Именно через фазу проходит напряжение. А значит, работать с этим видом кабеля нужно особенно осторожно. Данный провод обозначается буквой l в электрике, что является сокращением слова Line. В трехфазной сети используется следующее обозначение проводников: l1, l2, l3. Иногда вместо цифр применяются английские буквы. Тогда получается la, lb, lc.

Про цветовое обозначение фаз можно говорить много. Понятно одно: фазный проводник может быть какого угодно цвета, кроме желтого, зеленого и синего. Однако в России нашли свой ответ на вопрос, какого цвета фаза. Согласно ГОСТ Р 50462-2009, рекомендуется использовать черный или коричневый цвет. Однако этот стандарт носит лишь рекомендательный характер. А потому производители не ограничивают себя определенными цветовыми рамками. Например, красный и белый встречаются гораздо чаще коричневого. Яркие цвета – розовый, бирюзовый, оранжевый, фиолетовый также часто присутствуют в наборе. Считается, что яркие цвета защитят от опасности, привлекут внимание мастера. Все-таки с напряжением не шутят.

Доверяй, но проверяй

Несмотря на ГОСТы и стандарты, цветовая маркировка не всегда может соответствовать предназначению конкретного кабеля. А потому лучше проверить правильность маркировки перед подключением оборудования. Трехжильный провод лучше тестировать мультиметром. Прибор укажет на фазный провод и, соответственно, на нулевой.

Вообще, трехжильный кабель в электрике используется часто. А потому важно научиться с ним работать. Очень значимо соблюдать и цветовую симметрию. Расцветка проводов по фазам должна соблюдаться неукоснительно. Друг с другом должны быть соединены только проводники одного цвета. Иначе неприятностей не избежать. Может сломаться техника. Мастера может ударить током. Неправильно подключенная проводка может стать причиной пожара. Для того чтобы всего этого избежать как раз и применяется маркировка фаз, кабелей, клемм.

stroimdom44.ru

Фаза («L», «Line»)Основным проводом в кабеле всегда является фаза. Само по себе слово «фаза» означает «провод под напряжением», «активный провод» и «линия». Чаще всего он бывает строго определенных цветов. В распределительном щитке фазовый провод, перед тем как идти к потребителю, подключается через устройство защитного отключения (УЗО, предохранитель), в нем происходит коммутация фазы. Внимание! С голой фазой шутки плохи, по этому, чтобы не спутать фазу с чем-либо еще — запомните: контакты фазы всегда маркируются латинским символом «L», а провод фазы бывает красным, коричневым, белым или черным! Если же вы не уверены в этом или проводка устроена иначе, то приобретите отвертку с простым индикатором фазы. Прикоснувшись его жалом к голому проводнику, всегда можно узнать — фаза это или нет по характерному свечению индикатора. А лучше сразу обратитесь к квалифицированному специалисту.

bt-energy.ru

RozetkaOnline.ru — Электрика дома: статьи, обзоры, инструкции!

Обозначение L и N в электрике

Давайте разберемся, о чем говорят обозначения L и N в электрике .

Обозначение L в электрике

Обозначение N в электрике

Обозначение Заземления

Вступай в нашу группу вконтакте!

http://rozetkaonline.ru

legkoe-delo.ru

remontkvartiri.me

Обозначение земли в электрике — Ремонт квартир

Виды проводов

Классификация проводов

Исходя из вышеописанного, делаем вывод, что провода бывают:

защищенными;
незащищенными;
силовыми;
монтажными.

Обозначения фазных, нулевых и заземляющих проводов

Фазные проводники

белый;
черный;
коричневый;
красный.

Нулевые проводники

Эти электропровода подразделяются на три категории:

нулевые рабочие проводники.
нулевые защитные (земляные) проводники.
нулевые проводники, совмещающие в себе защитную и рабочую функцию.

голубой цвет по всей протяженности без дополнительных вкраплений;
синий цвет по всей длине жилы без дополнительных вкраплений.

Необходимость проверки маркировки

fb.ru

rozetkaonline.ru

Цвет провода подскажет его назначение

Буквенные подсказки

Заземление: безопасность зелено-желтого цвета

Видео: как разобраться в цветовой маркировке прводов

Нулевой проводник

Поэтому мастер никогда не спутает, куда крепить специальный нулевой контакт.

Такая маркировка, принцип работы применимы как к однофазной, так и к трехфазной сети.

Фаза: разноцветье в ассортименте

Доверяй, но проверяй

stroimdom44.ru

Заземляющие проводники (заземлители)

Желто-зеленая раскраска заземлителя

Фазный проводник, его определение по цвету или иначе

Обозначения

Беларуси,
Гонконге,
ЕС,
Казахстане,
КНР,
Сингапуре,
Украине.

Виды обозначений в разных странах

Цветовые обозначения проводов в разных странах

Буквы L и N на корпусе

Поскольку в промышленности существуют еще и электрические сети, и цепи постоянного тока, для них также актуально цветовое обозначение проводников. Действующие стандарты предписывают шинам со знаком плюс, как и всем прочим проводникам и жилам кабелей положительного потенциала, красный цвет. Минус обозначается синим цветом. В результате такой окраски сразу хорошо заметно, где какой потенциал.

Чтобы читателям запомнились цветовые и буквенные обозначения, в заключение еще раз перечислим их вместе:

фаза обозначается буквой L и не может быть по цвету желтой, зеленой или синей.

Цвета проводников фазы

В занулении N, заземлении PE и совмещенном проводнике PEN используются желтый, зеленый и синий цвета.

Цвета защитных проводников

На постоянном токе для проводников и шин применяются красный и синий цвета.

Расшифровка цветов

Цвета шин и проводов на постоянном токе

Не будет лишним показать цветовое обозначение шин и проводов для трех фаз:

Цветовые обозначения фазы

domelectrik.ru

remontkvartiri.me

Установка контактных линз

во время желтой фазы пандемии

После консультации по руководству по COVID-19 мы обновили наши рекомендации по установке немедицинских контактных линз. Теперь это может произойти во время янтарной фазы пандемии.

Что касается всех аспектов практики, если вы хотите надеть пациенту контактные линзы, вам следует оценить риск и оценить, можно ли и как это сделать безопасно. В дополнение к скрупулезным процедурам инфекционного контроля и использованию врачом соответствующих средств индивидуальной защиты (см. Руководство BCLA по использованию перчаток), мы бы посоветовали при установке контактных линз:

Пациент должен носить маску для лица.
Обучение применению и снятию контактных линз должно проводиться на социальной дистанции. Например:
- Пациент, просматривающий видео о наложении и снятии линзы, и практикующий в тихом месте, вдали от других, под рукой врача, занимающегося контактными линзами, чтобы справиться с любыми трудностями, такими как застрявшая линза.
- Прозрачный пластиковый экран, устанавливаемый в «учебной» зоне, чтобы отделить пациента от практикующего врача.
Специалисты по контактным линзам должны индивидуально оценить, комфортно ли им выполнять эту процедуру.

Фон

Колледж первоначально посоветовал подбирать немедицинские контактные линзы новым пациентам только после «зеленой» фазы пандемии.Мы всегда сообщали, что подгонка контактных линз для «важных целей», например, для того, чтобы позволить кому-либо носить средства индивидуальной защиты (СИЗ), может происходить на всех этапах пандемии.

Чтобы мы могли реагировать на изменения в оптометрической практике, а также на потребности наших участников и их пациентов, 29 июля мы провели круглый стол по нашему руководству по COVID-19 и более широко проконсультировались с участниками и сектором в период с 16 до 31 июля. Мы также постоянно изучаем доказательства, чтобы давать рекомендации.

На консультации были выделены способы снижения риска во время обучения применению и снятию контактных линз. Это, вместе с недавними данными о низком риске инфицирования через слезную пленку, означает, что теперь мы считаем, что подгонку контактных линз можно проводить безопасно. Мы запросили у органов общественного здравоохранения их мнение о том, безопасно ли возобновление примерки контактных линз по немедицинским причинам, и ожидаем их мнения по этому поводу. Однако тем временем мы отменяем рекомендацию о том, что установка новых контактных линз — для пациентов, которые не нуждаются в них для «важных» целей — не должна производиться до зеленой фазы пандемии.Принимая во внимание отзывы наших участников, мы считаем целесообразным пересмотреть наше руководство по этому поводу сейчас, а не ждать, пока все руководство по COVID-19 будет обновлено позже в этом месяце.

Причин, по которым мы изначально не рекомендовали подбирать несущественные контактные линзы во время пандемии, было несколько. Во-первых, это было связано с тем, что практикующему врачу, практикующему контактные линзы, нужно будет подойти к пациенту ближе, чем во время проверки зрения, и ему нужно будет прикоснуться к пациенту — хотя бы один раз — чтобы вставить линзы.Во-вторых, характер процесса настройки и обучения для начинающих пользователей означает, что пациенты должны будут находиться в практике дольше и возвращаться к практике чаще, чем это необходимо для проверки зрения. Все эти факторы увеличивают время, в течение которого пациенты и практикующие врачи находятся в тесном контакте.

В настоящее время практики внесли изменения, которые делают такой тесный контакт более безопасным. К ним относятся использование прозрачных пластиковых экранов для разделения практикующего врача и пациента во время обучения применению и снятию линз, а также использование видеороликов, которые помогают показать пациентам, как обращаться с линзами.

Наконец, возникла обеспокоенность по поводу риска COVID-19 в глазных жидкостях. Недавние данные свидетельствуют о низком риске передачи SARS-CoV-2 через слезы (Лоуренсон Дж. Г. и Бакли Р. Дж., COVID-19 и глаза, офтальмологическая и физиологическая оптика). Следует отметить, что, несмотря на низкий уровень, существует потенциальный риск передачи SARS-CoV-2 через слезы, поэтому необходимо провести тщательную оценку риска и неукоснительно соблюдать все процедуры инфекционного контроля, чтобы минимизировать риск в максимально возможной степени.

Этот совет актуален по состоянию на 7 августа 2020 года, но это быстро меняющаяся среда, поэтому этот совет может измениться по мере появления новой информации. Практикующие должны регулярно проверять актуальную информацию.

Настраиваемая фазовая стабильность и контактное сопротивление однослойных контактов дихалькогенидов переходных металлов с металлом

Фазовая стабильность и энергетика

Потенциал фазовой стабильности перехода от фазы 2H к фазе T на различных металлических подложках (1T, 1T ‘или 1T ”) был определен исследована DFT расчетной энергетикой. \ prime \ prime)} = {\ mathrm {E}} _ {{\ mathrm {MX }} _ 2 {\ mathrm {/ metal}}} — {\ mathrm {E}} _ {{\ mathrm {metal}}} \).В то время как \ ({\ mathrm {E}} _ {{\ mathrm {MX}} _ 2 {\ mathrm {/ metal}}} \) и E _metal — это полные энергии, рассчитанные из DFT.

Рис. 1

(Цветной онлайн): a Энергетическая диаграмма, показывающая фазовый переход стабильности, на диаграмме показана только Т-фаза (1T ’или 1T”) с более низкой энергией; Цвета используются для различения различных MX ₂: черный для MoS ₂, красный для MoSe ₂, зеленый для WS ₂, синий для WSe ₂ и фиолетовый для MoTe ₂; b Атомные конфигурации выбранных MX ₂ / металлический контакт

На энергетических диаграммах, показанных на рис.1а. Во всех исследованных контактах MX ₂ / металл наиболее энергетически выгодной T-фазой может быть 1T ’или 1T”. Между тем, для каждого типа монослоя MX ₂ энергетические характеристики довольно сильно различаются в зависимости от типа металла, с которым формируются границы раздела. Более того, для нескольких контактов MX ₂ / металл, т.е. MoSe ₂ -Sc, WS ₂ -Zr, WS ₂ -V, WSe ₂ -Ti, WSe ₂ -Sc, Nb В системах -MoTe ₂ и Cr-MoTe ₂ фазы 1T ‘(1T ”) оказались более энергетически выгодными по сравнению с исходной фазой 2H.

Все эти явления можно объяснить значительным переносом заряда на контактах MX ₂ / металл. Для всех исследованных интерфейсов все они имеют относительно небольшое рассогласование решеток по сравнению с теми, которые не были выбраны. Небольшое рассогласование решеток допускает большее перекрытие орбит между нижними слоями атомов X (S или Se) и самыми верхними атомами металла, что соответствует явлению, согласно которому энергетика фазы 2H в значительной степени зависит от типа интерфейса, как показано на рис. .1а. Для тех систем MX / металл с фазовым переходом стабильности больше заряда переносится от металла в монослой MX ₂ по сравнению с системами без фазового перехода. Как было указано в нашем предыдущем исследовании и различных экспериментальных отчетах, достаточное количество инжекции заряда в MX ₂ вызовет структурный переход в Т-фазы. ^44,45,46,47 Чтобы поддержать это объяснение, мы визуализируем перенос заряда на границе раздела и соответствующее искажение решетки в двух выбранных системах, как показано на рис.1b. Между тем, количественный анализ переноса заряда проиллюстрирован расчетами заряда Бейдера, как показано на рис. 2.

Рис. 2

(Цветной онлайн): a — e : Среднее количество заряда Бадера для всех X атомы, которые примыкают к металлической поверхности для пяти типов MX ₂: a MoS ₂; b WS ₂; c MoSe ₂; d WSe ₂; e MoTe ₂.Планки погрешностей показывают колебания зарядов бейдера по отношению к последовательностям укладки. f : Расчетная работа выхода для определенных металлических поверхностей

Перенос заряда можно непосредственно визуализировать с помощью изоповерхности деформационной плотности заряда. На рисунке 1b показана изоповерхность деформационной плотности заряда в MoS ₂ (MoS ₂ -Cu) и WS ₂ (WS ₂ -V), которые соответствуют наименьшей и наибольшей величине переноса зарядного устройства, которая может происходить между металлами. и соседний S-слой соответственно.Сравнивая два крайних случая, можно получить, что T-фазы обычно получают больше электронов от поверхности металла, что уменьшает межслоевое расстояние в контакте 1T ”/ металл. Анализируя заряд бейдера во всех системах, как показано на рис. 2а, мы обнаружили, что при контакте MoS ₂, MoSe ₂, WS ₂ и WSe ₂ с металлами заряд всегда будет поляризован со стороны металла на слой MS ₂ или MSe ₂. , что приводит к тому, что заряды бейдера в MS ₂ или MSe ₂ выше, чем в отдельно стоящем корпусе (черная линия).Однако для систем MoTe ₂ / Ru и MoTe ₂ / Rh можно наблюдать два исключения для систем MoTe ₂ / металл. В обоих случаях электроны будут переходить от атома Te к поверхности Ru и Rh.

Изменение условий переноса заряда на интерфейсах MX ₂ / металл зависит от различных рабочих функций металлических поверхностей, а также от когерентности интерфейса MX ₂ / металл. Сравнивая работу выхода металлов подложки (рис.2f), мы можем получить, что, как правило, чем выше работа выхода, тем труднее заставить его терять электроны. Соответственно, для систем с большим зарядом, передаваемым на MX ₂ s, работа выхода соответствующей металлической поверхности, как правило, ниже. Между тем, стоит упомянуть, что среди этих металлических поверхностей с аналогичной рассчитанной работой выхода более низкая работа выхода не всегда означает больший межфазный перенос заряда. Например, хотя работа выхода поверхности Ti (001) (4.37 эВ) немного больше, чем у поверхности W (001) (4,26 эВ), больший перенос заряда от металла к MX ₂ наблюдается в системах MSe ₂ / Ti, а не в системах MSe ₂ / Система W. Это явление в основном происходит из-за несоответствий в согласованности интерфейсов. Чтобы минимизировать деформацию несоответствия, для системы MSe ₂ / Ti мы разработали суперячейку \ (2 \ sqrt 3 \ times 2 \ sqrt 3 \) из MSe ₂, выровненную с суперячейкой 4 × 4 Ti (001). поверхности (Таблица 1), в этом случае в каждой периодической единице модели интерфейса 12 атомов Se будут взаимодействовать с 16 атомами Ti на границах раздела.Когда дело доходит до системы MSe ₂ / W, суперячейка 4 × 4 MSe ₂ помещается поверх 33 суперячейки поверхности W (001), чтобы минимизировать деформацию несоответствия, в которой 16 атомов взаимодействуют с 9 атомами W. на интерфейсах в каждой периодической единице модели интерфейса. В результате в системах MSe ₂ / W будет происходить меньшая передача заряда, как показано на рис. 2, в. Еще одна вещь, о которой стоит упомянуть, заключается в том, что для тех случаев с большим переносом заряда, когда мог произойти фазовый переход, флуктуация переноса заряда обычно более значительна, что демонстрируется полосой ошибок, которая также показывает, что межфазная ориентация атомов играет значительную роль.Подводя итог, можно сказать, что при идентификации всей системы MX ₂ / металл будет широкое настраиваемое пространство для межфазного переноса заряда, а также структурного фазового перехода MX ₂ с выбором различных металлов и дизайном ориентации границы раздела.

Таблица 1 Суперячейка MX ₂ и металл, используемый для создания наименьшего периодического блока для MX ₂ / металлический интерфейс

Электронная структура MX

₂ / металлические контакты

Из-за металлизации на MX ₂ / металл, электронная структура MX ₂ будет в значительной степени изменена из-за (перехода от перекрытия орбиталей) образования химической связи.Более того, для интерфейса MX ₂ / металл с фазовым переходом изменение электронной структуры будет более значительным из-за сильного переноса заряда. Расчеты DFT на моделях сверхрешеток всегда применяются для анализа таких систем с интерфейсами, однако развернутая зонная структура была бы более полезной и удобной для иллюстрации поведения межфазного переноса заряда. ^48,49 Таким образом, развернутые зонные структуры, которые могут быть измерены экспериментально с помощью фотоэмиссионной спектроскопии с угловым разрешением (ARPES), были рассчитаны и продемонстрированы на рис.3. Между тем, более увеличенная версия может быть найдена на рис. S1 в дополнительной информации.

Рис. 3

(Цветной онлайн): смоделированная фотоэмиссионная спектроскопия с угловым разрешением (ARPES) и соответствующая орбитальная проектируемая плотность состояний (PDOS) MX ₂ в a 2H-MoS ₂ / Cu; b 1T ”-MoS ₂ / Cu; c 2H-WS ₂ / V; d 1T ”-WS ₂ / V

Как показано на рис. 3, по сравнению с фазой 2H-MoS ₂ с той же металлической подложкой в зонной структуре фазы 1T” появляется больше примесных состояний, что также отражается плотностью состояний.Это согласуется с результатами бейдерного анализа, показанными на рис. 2. Кроме того, для 2H-MoS ₂ поверх Cu примесные состояния появляются в основном от -4 до -2 эВ ниже уровня Ферми. Однако, когда 2H-WS ₂ помещается поверх V, примесные состояния появляются как в валентной зоне, так и в зоне проводимости. Это явление иллюстрирует более значительный перенос заряда от металла к монослою WS ₂, так что в результате меняются как связывающие, так и антисвязочные состояния. Это наблюдение подтверждается соответствующими PDOS на рис.3а, б. Улучшенная эволюция электронной структуры в 2H-WS ₂ / V также согласуется с большим искажением геометрии и большим переносимым зарядом, показанными на рис. 1b и 2.

Контактные свойства MX

₂ / металл

Из-за контролируемого переноса заряда на границе раздела MX ₂ / металл, эффективность инжекции электронов будет регулироваться выбором MX ₂ и металла-кандидата. В результате металлизации электронный туннельный барьер из металла в мембрану MX ₂ исчезнет ^13,20,21 (см.рис.S2 в дополнительной информации). Таким образом, эффективность инжекции электронов будет определяться барьерами Шоттки на границе раздела MX ₂ / металл, которую можно рассчитать как разность энергий между уровнем Ферми контакта MX ₂ / металл (E _F) и Лента кромка отдельно стоящая MX ₂ s. Чтобы быть более конкретным, разница в энергии между энергией Ферми гибридной системы и минимумом зоны проводимости (E _C –E _F) свободно стоящих MX ₂ s дает барьер Шоттки для электронов, в то время как разность энергий между соответствующие энергия Ферми и максимум валентной зоны (E _F –E _V) указывают на барьер Шоттки дырок.{hole} \) 2H-MoS ₂ / Cu показаны на графике зонной структуры на фиг. 4a в качестве одного примера. Уровень ферми этого контакта установлен как 0 эВ, в то время как зонная структура отдельно стоящего MoS ₂ нанесена поверх зонной структуры контакта, чтобы показать выравнивание зон. На основе этой стратегии был рассчитан барьер Шоттки для всех контактов MX ₂ / металл. Из-за вариации фазовой стабильности мы показываем барьеры Шоттки только для контактов со структурой с наименьшей энергией в качестве представителя состояния равновесия контакта.То есть, контакт 1T’-MX ₂ / металл или контакт 1T ”-MX ₂ / металл будет продемонстрирован для тех систем с потенциальным структурным фазовым переходом в монослое MX ₂, как показано на рис. 1.

Рис. 4

(Цветной онлайн): a Иллюстрация расчета барьера Шоттки; Расчетный барьер Шоттки для электрона и дырки в выбранном металлическом контакте с b MoS ₂; c WS ₂; d MoSe ₂; e WSe ₂; f MoTe ₂

Как показано на рис.4а, б все контакты можно разделить на две категории. Для этих металлических контактов с 2H MoS ₂ и MoSe ₂ образуются интерфейсы с низким сопротивлением, когда MoS ₂ или MoSe ₂ имеют легирование n-типа. Например, ожидается, что V / MoS ₂ и Mo / MoSe ₂ будут иметь самый низкий барьер Шоттки при легировании азотом. Для контактов WS ₂ и WSe ₂ с исследуемыми металлами дырочный барьер всегда ниже электронного (рис.4в, д). Для контактов MoTe ₂ / металл дырочные барьеры Шоттки MoTe ₂ / Ru и MoTe ₂ / Rh оказываются равными 0 эВ, при этом электронный барьер Шоттки такой же, как ширина запрещенной зоны монослоя MoTe _2.. Это можно понять по тому факту, что электроны в MoTe ₂ будут поляризованы в Ru или Rh после формирования контактов (показанных на рис. 2e), что сдвигает уровень ферми контактной системы ниже исходного максимума валентной полосы.

Кроме того, для контактов MX ₂ / металл со структурным фазовым переходом, контакт 1T ’(1T”) — MX ₂ / металл будет образован в равновесном состоянии.{hole} \) исчезнет. Причина в основном связана с тем, что значительный перенос заряда в конечном итоге сдвинет энергию Ферми системы MX ₂ / металл выше минимума зоны проводимости 2H-MX ₂, в этом случае не требуется энергетический барьер для преодоления для транспорта электронов от MX ₂ / металл в канал.

На основе информации, полученной в результате анализа контактов, мы предлагаем, что три типа контактов MX ₂ / металл могут быть сформированы в зависимости от степени перекрытия межфазных орбиталей и переноса заряда.Как показано на рис. 5а, первый тип будет вызывать наибольшее межфазное сопротивление для контакта MX ₂ / металл, это в основном относится ко всем контактам MX ₂ / металл, которые обладают очень большим несоответствием решеток, некоторые из них сообщаются в литературе ^13,20,21, но были исключены с использованием критерия несоответствия решетки, который мы описали выше. Как правило, в такой системе MX ₂ / металл будет значительная некогерентность межфазной решетки, которая препятствует эффективному перекрытию орбиталей, как показано на рис.3. Как следствие, должен быть преодолен значительный туннельный барьер, а также барьер Шоттки, когда электроны перемещаются из металла в канал MX ₂. Это также основная проблема, которая возникает в ранее исследованных MX ₂ / металлических контактах ^13,20,21. Согласно нашему исследованию, если мы сможем до некоторой степени увеличить перекрытие орбиталей, металлизация MX ₂ будет происходить на границе раздела, что может устранить туннельный барьер между MX ₂ и металлом (рис.{hole} \) были бы оптимальными контактами, поскольку небольшой размер Шоттки может быть легко уменьшен с помощью соответствующего стробирования. Кроме того, для этих 7 систем можно ожидать образования контактов третьего типа, как показано на рис. 5c, если 1T ’(1T”) — MX ₂ является энергетически стабильной структурой. В этом случае структурный фазовый переход произойдет в области MX ₂, контактирующей с металлом. Между тем, поскольку уровень ферми 1T ’(1T”) — MX ₂ / металл выше, чем минимум зоны проводимости 2H-MX ₂, барьер Шоттки, как следствие, исчезнет.Между тем, используя современные методы проектирования, можно гибко спроектировать контактную природу таких систем. Например, монослой MX ₂ может быть сначала нанесен поверх металла с образованием контакта 2H-MX ₂. Из-за конечного активационного барьера, необходимого для 2H → 1T ’(1T”), будет сформирован тип контакта, показанный на рис. 5b. Кроме того, как уже сообщалось в экспериментах, тепловые флуктуации, ^45,50 плазмонные горячие электроны ⁵¹ или электронный пучок ⁴⁷ могут быть эффективными вариантами для запуска структурной трансформации 2H → 1T ’(1T”).{{\ boldsymbol {hole}}} \) a MX ₂ / металлический контакт с небольшим перекрытием орбит, поэтому оба значительных размера \ ({\ mathbf {\ Phi}} _ {{\ boldsymbol {TB}}} \ ) и \ ({\ mathbf {\ Phi}} _ {{\ boldsymbol {SB}}} \) появятся; b MX ₂ / металлический контакт с сильным перекрытием орбит, металлизация устранила бы \ ({\ mathbf {\ Phi}} _ {{\ boldsymbol {TB}}} \), но значительного размера \ ({\ mathbf {\ Phi}} _ {{\ boldsymbol {SB}}} \) все еще существует; c MX ₂ / металлический контакт с фазовым превращением, новая структура будет обладать более высоким уровнем ферми, чем минимум зоны проводимости 2H-MX ₂

В заключение, мы систематически исследовали влияние межфазного взаимодействия на фазу. стабильность MX ₂ с.С помощью критерия несоответствия решеток было идентифицировано 28 систем MX ₂ / металл с сильным межфазным взаимодействием. На основании расчетов межфазного заряда и анализа контактного сопротивления все контакты MX ₂ / металлические можно разделить на три группы. Первый тип контакта будет иметь нулевой туннельный барьер между MX ₂ и металлом, в то время как барьер Шоттки может быть настроен путем инжекции электрона или дырок. Во втором типе контактов происходит значительный перенос заряда между слоем MX ₂ и металлической подложкой, что вызывает структурное преобразование слоя MX2 с 2H на 1T ’(1T”).В этом случае исчезают как туннельный барьер, так и барьер Шоттки. Наконец, мы представили несколько схематических проектов для применения наших теоретических результатов, среди которых методы уже представлены в экспериментах. Наше исследование не только обеспечивает реалистичную теоретическую справку о поведении контактов для всех систем MX ₂ / металл, но также проливает свет на потенциальные решения для преодоления узкого места параллельных 2D-транзисторов.

Освещение контактов ER и новая фаза в коммуникации органелл

Функционирующие клетки зависят от обращенной наружу плазматической мембраны (PM), эффективно контактирующей с эндоплазматическим ретикулумом (ER), который служит центральным узлом для контактов с митохондриями и другими внутриклеточные органеллы.Контактные сайты имеют решающее значение для внутриклеточной коммуникации, потому что они опосредуют межмембранный обмен липидов, ионов и других малых молекул, которые поддерживают компетентные органеллы и модулируют их активность. Нацеленность на молекулярные взаимодействия внутри и между этими клеточными мембранами лежит в основе жизнеспособности клетки в ее гомеостатической среде, и, используя ту же динамическую инфраструктуру, клетка также готова реагировать на стимулы окружающей среды. Главный вопрос, движущий текущими исследовательскими усилиями, заключается в том, как организованы и регулируются сайты межорганических контактов, чтобы мембраны соединялись и обменивались молекулами надлежащим образом.Белковые партнеры, служащие связками, были продемонстрированы для некоторых сайтов межмембранного контакта, и разделение фаз на основе липидов было предложено как другое возможное средство для избирательного нацеливания на белки сайтов контакта. Однако подробное описание контактных сайтов затруднено из-за сложности мембранных интерфейсов, которые динамически взаимодействуют внутри сложной сетевой системы (1). Стремясь преодолеть это ограничение, King et al. (2) описывают использование гипотонического набухания для создания больших внутриклеточных пузырьков (LICV) из ER и других органелл.LICV разделяют мембраны органелл и увеличивают контакты органелл, обеспечивая относительно простой подход для изучения основной организации белков и липидов. В рамках своей первоначальной характеристики авт. Идентифицируют связывающие белки в LICV-удерживаемых контактах, которые, как известно, участвуют в молекулярных обменах через эти мембраны. Особенно захватывающим является их доказательство того, что мембраны ER обладают способностью к разделению фаз порядок / беспорядок, что ранее было охарактеризовано в гигантских пузырьках PM (GPMV) (3), и могут играть аналогичную роль, сортируя белки в сайтах контакта (5).

ER-LICV создаются внутри клеток за счет гипотонического набухания и сохраняют контакты с PM и LICV, происходящими из других органелл. ER-LICV демонстрируют гелеобразное (ER _o) и жидкое (ER _d) разделение фаз при охлаждении, напоминая GPMV, которые выделяются из химически обработанных клеток и разделяются на L _o -подобные и L _d — как фазы. Сосуществующие фазы обеспечивают механизм сортировки белков, который может быть важным для коммуникации в контактах мембрана-мембрана.Возможное выравнивание упорядоченных доменов и рекрутирование связывающих белков в контактных сайтах описано в тексте.

Очистка контактных участков в виде соединяющихся мембран органелл вместе с генетической, протеомной и липидомной характеристиками, ранее предоставленная информация о составе белков и липидов, которая может быть связана с их функцией. Прямая визуализация этих связанных структур в живых клетках ограничена переполненным внутриклеточным пространством и разрешением обычных микроскопов.Последние достижения основаны на использовании сложной флуоресцентной или электронной микроскопии и компьютерного анализа сложных изображений (1). Однако многие из этих подходов малопроизводительны, а необходимые знания и оборудование не так легко доступны многим исследователям, работающим над этой проблемой. Авторы обнаружили, что инкубация культивируемых клеток млекопитающих в гипотонической среде (5% среда Игла, модифицированная Дульбекко) вызывает набухание и разделение сети канальцев ER в виде сферических пузырьков примерно микрометрового размера, напоминающих GPMV.Как обнаружено и идентифицировано с помощью флуоресцентных белковых конструкций, LICV образуются из ER в 15–40% из трех протестированных клеточных линий, что указывает на универсальность их подхода. LICV образуются в течение нескольких минут после лечения и остаются стабильными до часа. Авторы предоставляют изображения конфокальной микроскопии и анализы отдельных клеток для дальнейшей характеристики LICVs, полученных в фибробластоподобных клетках COS7. Восстановление флуоресценции после фотообесцвечивания зондов в мембране и просвете ER подтвердило, что ER-LICV являются независимыми везикулами.Они обнаружили, что LICV также образуются из эндосом, лизосом и митохондрий. ER-LICV образуют видимые области контакта с LICV, происходящими из этих других органелл, а также с пероксисомами и липидными каплями, которые не образуют обнаруживаемых LICV. Они идентифицировали несколько наборов связывающих белков, которые, как ранее было показано, образуют пары в местах контакта, чтобы облегчить обмен ионами и липидами. Например, они обнаружили в соприкасающихся мембранах видимую совместную локализацию пар белков, связанных с везикулами, мембранных белков, связанных с белками-B (VAPB) (ER) / белков, взаимодействующих с тирозинфосфатазой, белка 51 (PTPIP51) (митохондрии) и митофузинов MFN1 (митохондрии). / MFN2 (митохондрии и ER).

Стремясь преодолеть это ограничение, King et al. описывают использование гипотонического набухания для создания больших внутриклеточных пузырьков (LICV) из ER и других органелл. LICV разделяют мембраны органелл и увеличивают контакты органелл, обеспечивая относительно простой подход для изучения основной организации белков и липидов.

LICV представляются особенно ценными для исследования липидных фазоподобных свойств, которые были предложены для мембран органелл, но ранее не обнаруживались с помощью флуоресцентной микроскопии.Они во многом похожи на GPMV, которые открыли двери для изучения разделения фаз в PM и его функциональной значимости, как описано ниже. Подобно GPMV, ER-LICV демонстрируют микроскопическое разделение фаз, когда температура среды для приготовления снижается ниже комнатной температуры, что представлено флуоресцентными зондами, которые предпочитают упорядоченную или неупорядоченную липидную среду мембран. Ранее изображения дейтерированного пальмитата в интактных клетках, полученные с помощью микроскопии со стимулированным комбинационным рассеянием, показали, что липиды ER объединяются в упорядоченные гелеобразные домены при повышении метаболизма пальмитата (4).Это было неожиданно, поскольку обычно ожидается, что мембраны ER будут однородно жидкими из-за липидного состава, включая низкие уровни холестерина. King et al. (2) обнаружили, что более половины ER-LICV в клетках COS7 разделяются по фазе при охлаждении, и это поведение меняется на противоположное при повышении температуры. Боковая диффузия чувствительных к порядку мембранных зондов в охлажденных ER-LICV показала, что одна фаза является жидкой (ER _d), а другая фаза — гелеобразной (ER _o). Далее они обнаружили, что разделение фаз ER-LICV локализовано в контактах с PM или другими органеллами, указывая на механизм предпочтительной сортировки белков в этих областях.Они обнаружили, что зонд, предпочитающий ER _или, выравнивается с соответствующими мембранами в контактах с PM, эндосомами, митохондриями и липидными каплями, но не в контактах с лизосомами или пероксисомами. Авт. Устанавливают интересную корреляцию, что PM или органеллы, контактирующие с гелеподобными доменами ER _o ER-LICVs, являются теми, которые играют установленную роль в переносе липидов между этими мембранами. Эти находки предполагают, что белки, являющиеся партнером для облегчения этого процесса в контактирующих мембранах, предпочитают упорядоченную фазу и, таким образом, рекрутируются в эти области.Это указывает на еще одну возможность того, что упорядоченные фазы выстраиваются поперек соприкасающихся мембран.

Участие липидного фазового разделения для сортировки белков в клеточных мембранах — привлекательная концепция, но ее трудно продемонстрировать экспериментально, поскольку гетерогенные домены являются динамическими и имеют субдифракционный размер в большинстве физиологических условий. До сих пор многие исследования были сосредоточены на PM, где «гипотеза плота» получила широкую оценку (5). Сосуществование фаз порядка / беспорядка в PM и органеллярных мембранах может быть довольно тонким, но может быть использовано для сортировки белков и нацеливания их взаимодействий.Чтобы проиллюстрировать это, мы опираемся на наши собственные исследования трансмембранного иммунорецептора (FcεRI) в ПМ тучных клеток, который связывает антиген-специфический иммуноглобулин E (IgE) (6). В своем гомеостатическом устойчивом состоянии PM представляет собой гетерогенное распределение липидов (и сопутствующих белков) в наноразмерные домены, которые напоминают жидкоупорядоченные (L _o) и жидко-неупорядоченные (L _d) фазы, определенные в модельных мембранах ( 7). Термин «плот» связан с упорядоченными доменами, подобными L _o.Фазы L _o и L _d, поскольку они сосуществуют во время гомеостаза, малы и преходящи, но готовы к модуляции. Как это проявляется в тучных клетках? Перед стимуляцией антигеном цитоплазматические тирозины FcεRI не фосфорилируются в значительной степени из-за сбалансированной конкуренции между тирозинкиназой Lyn и трансмембранной тирозинфосфатазой. Баланс нарушается опосредованным антигеном перекрестным связыванием IgE-FcεRI, которое служит для стабилизации расширенной L _или-подобной области вокруг сгруппированного FcεRI.Эта стимулированная модуляция гетерогенности мембраны значительно увеличивает вероятность того, что киназа, предпочтительная для L _o, станет более проксимальной, а фосфатаза, предпочтительная для L _d, станет более дистальной по отношению к кластеризованному FcεRI, что приведет к ее чистому фосфорилированию. За этими инициирующими событиями следует сборка внутриклеточных сигнальных белков, приводящая к изменениям в контактах ЭР с ПМ и митохондриями, вызывая поток Ca ²⁺, липидный обмен и последующие клеточные ответы.

GPMV сыграли ключевую роль в тестировании роли разделения фаз в сортировке липидов и белков в PM тучных клеток и многих других клеточных систем. Как и LICV, GPMV представляют собой сферические пузырьки микрометрового размера, которые довольно просто приготовить. В отличие от LICV, GPMV выделяются из живых клеток после химической обработки, вызывая отслоение PM от актинового цитоскелета (3). Наблюдение, что охлажденные GPMV обратимо разделяются на L _o-подобные и L _d -подобные фазы, открыло путь для оценки фазовых предпочтений Lyn киназы и других мембранных липидов и белков (8).GPMV также были полезны для разработки других важных гипотез, таких как подавление разделения фаз PM цитоскелетом (9), который, таким образом, действует как тормоз, предотвращающий совместную компартментализацию сигнальных белков в отсутствие внешнего стимула (6).

Основываясь на успехе GPMV в раскрытии биофизики мембран в PM, мы предполагаем, что LICV предложат новые захватывающие возможности для изучения разделения фаз и его значимости для межорганеллерных коммуникаций.Первоначальное развитие и характеристика LICV в клетках COS7 (2) должны быть легко переведены на другие типы клеток. Некоторые вопросы еще предстоит решить, частично из-за создания LICV в цитоплазматическом пространстве, где они стабильны в течение относительно короткого времени. Многие LICV имеют тенденцию колебаться в этой динамической среде, так что количественная визуализация отдельных LICV и контактов возможна только для тех пузырьков, которые относительно неподвижны. Это ограничение на отбор проб можно будет уменьшить с помощью техники фиксации после того, как будут сформированы LICV.При достаточной стабилизации LICV должны легко поддаваться сверхразрешению и световой микроскопии. Использование оптического пинцета для проверки прочности контактных соединений также может быть очень информативным, но может потребовать, чтобы LICV были освобождены от захватывающих ячеек.

Взаимосвязь между LICV и физиологическими мембранами органелл, из которых они происходят, — вопрос, требующий дальнейшего изучения. Отделение GPMV от цитоскелета, а также их очевидное набухание могут способствовать проявлению их фазоподобного поведения.Освобождаются ли LICV от каких-либо физических ограничений, когда они отделяются от ER в виде гипотонически раздутых сфер? Другие факторы могут влиять на фазоподобные свойства. Например, какие изменения в составе или асимметрии бислоя возникают в результате лечения? Известно, что фосфатидилсерин подвергается воздействию в основном правосторонних GPMV, также были обнаружены другие липидные изменения. В какой степени липиды скремблируются или изменяются в LICV? Создаются или разрушаются какие-то контакты в процессе набухания? Мы ожидаем, что эти и другие вопросы будут решены по мере того, как LICV все чаще используются в качестве инструмента во многих лабораториях для исследования органелл и межмембранных контактов.Для сравнения, GPMV продолжают оставаться ценной моделью для исследования фазовых свойств и сортировки белков в PM, даже несмотря на то, что ограничения GPMV для этой цели продолжают оцениваться. Неизбежным ограничением как LICV, так и GPMV является то, что их энергетические состояния отличаются от неравновесных состояний органелл или PM в живых клетках.

Что LICV могут рассказать нам о потенциальной роли разделения фаз в межмембранной коммуникации? Как описано выше для гомеостатических PM в тучных клетках, L _o -подобные нанодомены малы и динамичны, и они готовы к слиянию с помощью антиген-опосредованного кластеризации рецепторов IgE-FcεRI для облегчения связывания с киназой и последующей трансмембранной передачи сигналов.Интересный вопрос заключается в том, как субдифракционное разделение фаз в мембранах проксимальных органелл может сходным образом объединяться для создания контактов и нацеливания на функциональные белки. Мы могли бы предположить, например, что контакты между ER и митохондриями инициируются спариванием MFN1 / MFN2, и это объединяет наноразмерные домены ER _или для рекрутирования VAPB в мембрану ER, который затем соединяется с PIPTP51 в митохондриальной мембране для облегчения липидного обмена. обмен (). Независимо от того, предпочитают ли MFN2 и VAPB среду ER _или, можно проверить непосредственно с помощью LICV.В качестве другой возможности, ER контактирует с PM для облегчения внеклеточного проникновения Ca ²⁺ может быть стабилизировано путем выравнивания упорядоченных мембранных доменов через соединяющиеся бислои. Предыдущие исследования тучных клеток показали, что вовлечение канала Ca ²⁺ (Orai1) происходит в L _o-подобных доменах PM (10), и может облегчаться связывание с его белком-партнером в ER (STIM1). с помощью домена L _или, выравнивающегося с доменом ER _или, в котором предпочтительно находится STIM1.Такие гипотезы теперь можно оценивать с помощью LICV ().

Помимо выяснения организации липидов и белков в сайтах контакта, важнейшим вопросом является то, как эта межорганеллерная коммуникация регулируется в гомеостатических условиях и как она модулируется внешним стимулом. Существует множество примеров метаболических, ионных потоков, аутофагических или других сдвигов, которые опосредуются изменениями контактов после стимуляции клеток или патологическими событиями (1). В примере тучных клеток, описанном выше, взаимодействие антигена с IgE-FcεRI стимулирует изменения в контактах между ER и PM, вызывая приток Ca ²⁺.Флуоресцентная визуализация LICV может оказаться ценным инструментом для выяснения молекулярных взаимодействий до и после такой индуцированной модуляции контактов в клетках. Преодоление технической проблемы, связанной с достаточной выборкой LICV и надежной статистикой по множеству ячеек, особенно важно в этих приложениях, поскольку изменения могут быть незначительными.

Андреа Дж. Штайн, OD: оптометрист

Переход с контактных линз на очки, с очков на контактные линзы или регулярное переключение между ними встречается гораздо чаще, чем думает большинство людей.Фактически, в статье для Catalogs.com говорится, что регулярное переключение вперед и назад может помочь вам по-разному — от предотвращения проблем с аллергией до улучшения зрения в разное время дня до тренировки глаз, чтобы справиться с большим количеством состояний.

Тем не менее, сделать большой переход может быть сложно. В Eye See Ravenswood доктор Андреа Дж. Штайн предлагает ряд услуг, включая очки и контактные линзы, а также советы о том, как переключаться между этими двумя вариантами.

Переход с очков на контакты

Когда вы годами носите очки и наконец переходите на контактные линзы, переход может оказаться непростым.Для многих людей, особенно детей и подростков, проблема возникает с самого начала: научиться вставлять контакты. Вот почему мы рекомендуем указывать свои контакты, пока вы еще находитесь в нашем офисе, чтобы мы могли предложить большую помощь во время этого. первая ступень.

У нас есть еще кое-что, о чем вы должны помнить, начиная с этого: всегда мойте руки перед тем, как вынуть или надеть контактные линзы. Другие советы:

Удобство в контактах

Не надевайте контактные линзы слишком часто, особенно сначала.Попробуйте носить их по несколько часов каждый день в течение первой недели, чтобы привыкнуть к ним.

Знай свои пределы

Не носите контактные линзы дольше, чем указано в инструкции. Если вы покупаете ежедневные или еженедельные газеты, носите их только так долго.

Взгляд на работу

Помните, что контактные линзы могут раздражать глаза. Фактически, по данным Канадского центра гигиены и безопасности труда, на некоторых рабочих местах действуют правила, запрещающие ношение контактных линз. Убедитесь, что вы понимаете, как могут пострадать ваши глаза при ношении контактных линз.

Времена года во времени

Будьте готовы к тому, что контактные линзы будет труднее носить в определенное время, особенно в весенние и летние месяцы. Пыльца и пыль могут вызвать аллергию, которая может вызвать раздражение глаз.

Переход с контактов на очки

Если вы носите контактные линзы в течение многих лет и готовы вернуться к очкам, вам нужно делать переход медленно, как вы это делали с контактами в первые несколько раз. Эти советы могут помочь:

Другая перспектива

Дайте себе время приспособиться к тому, как мир выглядит по-другому, когда вы носите очки.Контакты, конечно, закрывают весь глаз, а очки сидят на носу. Есть часть вашего зрения (называемая периферией), которую линзы не закрывают, что создает некоторое искажение.

Больше, ярче

При переключении объекты могут выглядеть немного крупнее, ярче или четче. Если это вас ошеломляет, попробуйте носить очки на несколько часов каждый день, особенно ночью, когда все не так ярко.

Никаких царапин!

Никогда не чистите очки ничем, кроме ткани, специально предназначенной для их чистки.Если натереть их о рубашку или салфетку, на линзах могут появиться крошечные царапины.

Синий свет специальный

Купите очки со встроенными блокаторами синего света, особенно если вы целый день смотрите на компьютер. Так вам будет легче выполнять повседневную работу, а также вы не будете так утомляться после долгого дня набора текста.

Сформируйте свое повествование

Подберите оправы, которые подходят вашему лицу и рецепту. Некоторые оправы плохо смотрятся с большими линзами, которые предназначены для исправления серьезных проблем со зрением.Также убедитесь, что оправы удобно сидят на вашем лице; оправы, защемленные за ушами или на носу, могут вызвать головную боль.

Переключение вперед и назад

Это на самом деле считается одним из лучших вариантов, поскольку он сохраняет ваши глаза упругими и способными справляться с контактными линзами, но позволяет им отдыхать, когда вы носите очки. Важно учитывать, когда вашим глазам нужен перерыв, который может быть хорошим временем, чтобы вытащить оправу, или когда вам могут понадобиться контакты, например, когда вы собираетесь выйти на улицу в дождливый день.

И помните, носите ли вы очки или контактные линзы — или и то, и другое — очень важно правильно чистить их и ухаживать за ними.

Хотите записаться на прием к доктору Штайну?

Позвоните по телефону 773-977-7016, чтобы назначить встречу с доктором Штейном, или воспользуйтесь нашей удобной функцией онлайн-бронирования при первой же возможности. Вы также можете отправить сообщение доктору Штайну и его команде здесь, на нашем веб-сайте.

Приходите в наш офис в Чикаго, штат Иллинойс, и получите свои контактные линзы, очки или и то, и другое уже сегодня!

Контакты

Pi-Pi — это игнорируемая функция белка, имеющая отношение к разделению фаз

Существенные изменения:

1) Авторы определили тенденции структур PDB, не предоставив никакой информации об ожидаемых предшествующих.Существует ли больше плоских взаимодействий Pi-Pi с участием неароматических остатков, потому что в PDB гораздо больше неароматических боковых цепей, чем ароматических? На протяжении всей рукописи авторы представляют анализ обогащения / истощения или корреляции взаимодействий Pi-Pi в различных условиях. Они, как правило, представлены четко и честно, но в то же время авторы недостаточно подробно обсуждают вопросы смешанных или косвенных эффектов.

Мы расширили наши статистические анализы и обсуждения для решения этих проблем, как подробно описано ниже.

1a) Авторы обзора понимают, что произвести хорошее предварительное устройство нетривиально, учитывая, что распределение аминокислот не является случайным по всем структурам белка. Один из рецензентов предложил предварительную версию следующим образом:

Анализ

PDB: Анализ на Рисунке 1 очень интересен, но его немного сложно интерпретировать, когда числа не нормализованы ожидаемыми фоновыми значениями. Например, в протеоме человека в ~ 5 раз больше остатков H / R / Q / N / E / D / G, чем остатков Y / F / W.Если мы слепо предполагаем попарные взаимодействия без какой-либо предвзятости, мы должны наивно ожидать примерно в 20 раз больше взаимодействий между остатками H / R / Q / N / E / D / G, чем между остатками Y / F / W. Это наивное приближение случайной сети явно не подходит, но следует включить некоторый учет резко различающихся чисел этих остатков, чтобы читатель понял, что означает этот анализ. Является ли 13-кратное ожидаемое значение без какой-либо систематической ошибки, учитывая комбинацию трехмерного распределения остатков по свернутым структурам и частотам аминокислот? Например, противоположная гипотеза состоит в том, что остатки Y / F / W обычно скрыты в ядрах белка, как правило, без полостей, и поэтому из-за простого эффекта упаковки обязательно имеется много контактов между ароматическими и неароматическими.Если вы рассмотрите другие типы атомов (например, атомы углерода, отличные от sp2), как они будут сравниваться?

Мы добавили нормализации для сравнения с ожиданиями. Для частоты контактов по типу остатков (рис. 1B) мы добавили линию для математического ожидания с учетом средней идентичности остатков (среднее значение по всем типам остатков). Это измерение в первую очередь предназначено для демонстрации относительного участия различных типов остатков в контактах и не решает проблему корневого ожидания, а именно вопрос о том, происходят ли они со скоростью, ожидаемой случайно, с учетом общего состава и упаковки белковые структуры.Чтобы решить эту проблему, мы решили нормализовать упаковку путем нормализации пи-контактов по общему количеству контактов VDW и уменьшить влияние аминокислотного состава, обращая особое внимание на контакты от боковой цепи к основной цепи. Мы добавили раздел, описывающий этот анализ, демонстрирующий, что в целом боковые цепи sp2 демонстрируют обогащение плоскими контактами по сравнению с терминальными плоскостями, взятыми из боковых цепей sp3.

Чтобы проверить, участвуют ли sp ², содержащие боковые цепи, в поведении укладки сверх того, что можно было ожидать для средних частот контактов и общих соображений упаковки, мы определили контакты боковой цепи с группами пептидов основной цепи, сосредоточив внимание на процентном соотношении VDW (с двумя или более парами атомов в пределах 4.9Å), которые удовлетворяют нашему критерию планарного пи, а затем сравнили частоты, наблюдаемые для групп боковых цепей sp ², с частотами, наблюдаемыми для плоских поверхностей на концевом конце боковых цепей sp ³, с использованием групп атомов, как указано в материалах и методах. раздел. Этот показатель решает проблему влияния аминокислотного состава за счет использования преимущества равномерного распределения основных групп и позволяет нормализовать частоту контактов для боковых цепей разного размера. Обогащение плоских контактов sp ² относительно sp ³ четко наблюдается для всех боковых цепей sp ², кроме Asn и Gln, которые, как показал наш предыдущий анализ, с большей вероятностью образуют контакты со своим остовом, чем со своими боковыми цепями (Рисунок 1 — приложение к рисунку 1).Дальнейший анализ относительной частоты плоских пи-контактов VDW к другим контактам VDW в зависимости от разрешения показывает, что для некоторых типов контактов повышенные частоты пи-контактов с увеличением разрешения (более низкие значения в Å) происходят за счет уменьшения других VDW. контактов, предполагая, что эти контакты представляют собой конкретное геометрическое ограничение, присутствующее в экспериментальных данных, а не общее увеличение частоты контактов VDW при более высоком разрешении (рисунок 1 — рисунок в приложении 2).[подраздел «Распространенность контактов Pi в PDB», четвертый абзац]

При изучении различных типов взаимодействий между остатками (рис. 1C) боковая и основная доступная площадь поверхности (и количество атомов sp2) сильно различаются между разными остатками. Цель этого рисунка — продемонстрировать, что определенные типы остатков чаще участвуют в планарных взаимодействиях Pi, но без предварительного учета количества / размера этих боковых цепей можно сделать вывод о какой-либо причинно-следственной связи из того факта, что более крупные боковые цепи с большим количеством sp2-атомы чаще участвуют в плоских sp2-X-взаимодействиях?

Данные о контактах pi-pi в процентах от общего числа контактов VDW, описанные в нашем ответе на пункт 1b, решают эту проблему, включая влияние размера боковой цепи в предварительное ожидание, так что мы можем сказать, что наибольшие боковые цепи sp2 показывают увеличенное число пи — частота контактов даже с учетом увеличения числа контактов VDW, в которых они задействованы.

1b) Другим примером мешающих эффектов является обогащение взаимодействий Pi-Pi в активном сайте (Приложение 1 Дополнительные результаты). Ясно ли, что это нельзя объяснить тем фактом, что в активных центрах больше остатков, которые могут образовывать взаимодействия Pi-Pi?

Мы расширили этот раздел как в основном, так и в дополнительном тексте, чтобы четко указать значение обогащения для контактов pi в активных центрах после нормализации по типу остатка, и добавили таблицу к дополнительным данным (Приложение — Таблица 3), показывающую относительное обогащение контактов для каждого типа остатка независимо.

Мы наблюдаем повышенную частоту контактов пи-пи в положениях с известной каталитической функцией (Furnham et al, 2014) с обогащением 1,87 ± 0,07 в целом и 1,42 ± 0,07 при нормировании по типу остатка (Приложение — Таблица 3). [подраздел «Обогащение контактов pi-pi в каталитических, кэппинговых и РНК-связывающих сайтах»]

Мы наблюдаем, что остатки в нашем неизбыточном наборе белков, которые аннотированы как каталитические в Атласе каталитических сайтов (Furnham et al., 2014) (N = 912 PDB, 2914 каталитических остатков), с большей вероятностью участвуют в плоском пи -pi контактов, чем ожидалось по частоте контактов данного типа остатка, на 1.87 ± 0,07 раз больше общего ожидания и 1,42 ± 0,07 после нормализации по частоте каталитического остатка (Приложение — Таблица 3).

Аналогичным образом, в какой степени возникновение взаимодействий Pi-Pi около молекул воды можно объяснить тем фактом, что преобладающее большинство остатков там полярны? Эти вопросы важны, потому что авторам необходимо установить не только корреляцию, но и причинно-следственную связь.

Неароматические пи-содержащие боковые цепи полярны, и они более распространены в целом и особенно вблизи сольватированных поверхностей.Чтобы учесть это, мы теперь показываем данные о взаимосвязи между контактами пи-пи и водными контактами после нормализации по общему количеству контактов VDW, и разделили статистику для всех отдельных взаимодействий боковой цепи и боковой цепи независимо, показывая, что контакт пи-пи частота увеличивается с контактами с водой для большинства взаимодействий различных пар остатков, при этом некоторые ароматические взаимодействия являются заметными исключениями (Рисунок 3 — рисунок в приложении 2, упомянутый в первом абзаце подраздела «Корреляция пи-пи-контактов с сольватацией и отсутствием регулярная структура »).Мы также старались избегать намеков на причинность в этом анализе, за исключением роли сольватации в модулировании контактов между боковыми цепями с одинаковым зарядом.

1c) Похоже, что рисунки 1B и 1C исследуют исключительно плоские пи-пи-взаимодействия (учитывая отсутствие каких-либо взаимодействий с боковыми цепями в остатках, у которых отсутствуют атомы углерода sp2 в их боковых цепях). Эти анализы обеспечивают относительную картину по отношению друг к другу, но нет информации о глобальной важности этих взаимодействий в более широком контексте всех взаимодействий в свернутых белках.Например, как эти числа соотносятся с водородными связями или взаимодействиями между атомами, отличными от sp2, и атомами sp2. Такой анализ необходим, чтобы понять, являются ли плоские пи-пи взаимодействия более частыми, чем другие плоские взаимодействия с участием sp3-атомов в плоских системах.

Мы добавили обогащенное сравнение с набором плоскостей sp3, нормализованное по общей частоте контактов VDW, показав, что боковые цепи sp2 с большей вероятностью, чем боковые цепи sp3, образуют плоские контакты при нормировании на общее количество взаимодействий VDW (рисунок 1 — дополнение к рисунку 1 ), как более подробно описано в ответе на пункт 1а.

Однако вопрос глобального значения по сравнению с другими взаимодействиями более сложен. Водородных связей намного больше, чем пи-контактов, но подавляющее большинство белковых доноров и акцепторов водородных связей всегда находятся в водородной связи. Они либо образуют водородную связь внутри, либо водородную связь с растворителем. Таким образом, глобальная энергетическая важность определяется не наличием водородной связи, а ее отношением к растворителю и другим непарным энергиям, зависящим от контекста.Теперь мы обращаемся к одному из аспектов этой проблемы, анализируя совместную распространенность водородных связей и контактов пи-пи (Приложение — Рисунок 4, упоминаемое в подразделе «Обогащение контактов пи-пи в каталитических, кэпирующих и РНК-связывающих сайтах». ), демонстрируя, что неароматические боковые цепи pi с большей вероятностью будут наблюдаться в водородных связях, когда они находятся в контакте pi-pi. Более полное рассмотрение вопроса об относительной важности пи-пи для других взаимодействий требует энергетических соображений, которые выходят за рамки данной рукописи, особенно с учетом нашего акцента на большей связи пи-пи взаимодействий с отсутствием упорядоченной структуры и сольватации. , свойства, приписываемые неупорядоченным областям белка.

2) Авторы разрабатывают предсказатель и PScore для разделения фаз, основываясь на идее, что взаимодействия Pi-Pi важны для этого поведения. Это потенциально представляет широкий интерес, но авторам необходимо прояснить предпосылку «предсказателя разделения фаз», которая концептуально важна для этой работы. Присвоение оценки, которая будет называться склонностью к разделению фаз, предполагает грубое упрощение физики разделения фаз. Как следует относиться к этому предсказателю? Для данного набора условий раствора, таких как pH, концентрация соли, тип соли и температура, должны ли мы думать о счете как о предикторе концентрации насыщения? Будет ли это плечо бинодали с низкой или высокой концентрацией и что, если фазовая диаграмма изобилует сложностями? Было бы полезно, если бы авторы предоставили последовательное описание ключевых концепций и параметров, лежащих в основе физики фазового разделения для общего белка при заданном наборе условий решения, и с этими параметрами в руках объяснили, служит ли Pscore в качестве прокси для один или несколько физических параметров.Если так, авторы могли бы собрать набор данных из существующих измерений для калибровки Pscore. Если Pscore не является или не должен рассматриваться как прокси для какого-либо физического параметра, то это должно быть четко указано, и необходимо подробное объяснение того, как следует использовать параметр, и какое понимание можно получить из его использования.

В тексте мы пояснили, что предсказываемое свойство разделения фаз определяется как бинарная классификация наблюдаемого физиологического поведения.

Мы признаем, что множественные физические взаимодействия могут способствовать разделению фаз (Brangwynne, Tompa and Pappu, 2015), но наша цель не состояла в том, чтобы предсказать тонкие различия в склонности к разделению фаз или количественных диаграммах фаз. Вместо этого мы стремились просто классифицировать белки как обладающие потенциалом к самоассоциации в определенных биологических условиях или нет, в качестве проверки нашей гипотезы об участии плоских пи-взаимодействий. В этом упражнении мы определяем белки с разделением фаз как те, которые по предполагаемым функциональным причинам самоассоциируются, по крайней мере, временно обратимым и динамичным образом, позволяя белку самоконцентрироваться в зависимости от концентрации доступного белка, температуры или других факторов. условие.Это базовое определение не охватывает сложность фазовой диаграммы, а только способность обратимо самоконцентрироваться, и не рассматривает конкурирующие переходы, такие как необратимая агрегация и осаждение, которые обычно отбираются в естественных последовательностях, на которых предсказатель предназначен для использования. [подраздел «Прогноз фазового разделения с использованием контактов пи-пи», первый абзац]

Детальное предсказание физики разделения фаз затруднено тем фактом, что известные разделяющие фазы белки не анализировались систематическим образом.Различные категории белков обычно характеризуются по-разному в зависимости от того, каким образом их поведение разделения фаз конкретно участвует в физиологических ролях. Однако другие и мы заинтересованы в такой цели. Это будет включать включение других известных физических взаимодействий, и теперь мы явно определяем потенциальные аспекты такого предсказателя при обсуждении ограничений PScore, описанных ниже в ответе на пункт 2c.

Авторы не объясняют, какие сигналы улавливает предсказатель, и полностью не обсуждают его ограничения.Непонятно, что входит в PScore. На данный момент для polyNE Pscore составляет -10, polyFG дает -6,5 и polyRG +3, в то время как polyH дает +57, polyC дает +28, а polyD дает +12. PScore является самым высоким для белка, который в основном представляет собой полиэлектролитный повтор Asn-Glu, что маловероятно, что последовательность, которая сама по себе будет приводить к разделению фаз. Безусловно, ему понадобится комплексный партнер, и именно такие предостережения могут ввести в заблуждение наивного пользователя. PScore был бы намного интереснее, если бы авторы могли действительно продемонстрировать, что причина, по которой он работает (если он действительно работает), заключается в каком-то конкретном механизме (например.г. Пи-Пи) озарение. В его нынешнем виде ссылка несколько плохо объяснена, потому что при разработке PScore нужно много подгонять и настраивать. И поэтому непонятно, почему он работает и какие физические механизмы — если есть — улавливает. Авторы должны как лучше обсудить / продемонстрировать ограничения PScore, так и продемонстрировать, что причина его работы заключается в конкретном предложенном механизме (а не, например, в какой-то коррелированной переменной и т. Д.).

Функции последовательности обучающих и тестовых наборов все находятся в PDB в той степени, в которой возможно разумное вычисление относительного обогащения.Это не относится к простым повторяющимся полимерам, таким как polyC. Мы добавили раздел, в котором подчеркивается, что прогнозы основаны на частотах пи-контактов, наблюдаемых в естественных последовательностях, и что мы специально не ожидаем полезных прогнозов для неестественных полимеров.

Мы также отмечаем, что цель эксперимента по прогнозированию состоит в том, чтобы увидеть, можно ли предсказать наблюдаемое разделение фаз исключительно на основе вероятностей контакта в качестве проверки гипотезы о том, что взаимодействия pi важны для разделения фаз, но что наш метод использует вероятности, найденные в PDB , был обучен на естественных последовательностях и был протестирован с использованием последовательностей, которые либо встречаются в природе, либо были разработаны на основе последовательностей, которые есть.Ожидается, что способность предсказывать контакты будет снижаться для последовательностей, не наблюдаемых в природе, и для последовательностей, в большей степени полагающихся на другие энергетические вклады. [подраздел «Прогноз фазового разделения с использованием контактов пи-пи», последний абзац]

Чтобы обратиться к физическим механизмам, мы добавили раздел, противопоставляющий особенности последовательностей с разделением фаз и неупорядоченных последовательностей без разделения фаз, показывая, что неупорядоченные последовательности, которые не разделены по фазам, имеют обогащение sp3 по сравнению с последовательностями с разделением фаз, и особенно обогащен содержанием лизина.

Многие типы остатков с высокой частотой контакта также связаны с неупорядоченными белками в целом, поэтому для контроля этой потенциальной роли мы взяли выборку из 3501 человеческого белка, предположительно имеющего длинные неупорядоченные области (как описано в материалах и методах), разделив их на PScore на подмножества с высоким (PScore ≥4) и низким (PScore <1) подмножествами и сравнили характеристики последовательностей, различающие последовательности с высоким PScore и низким PScore (Приложение - рис. 8A). Мы обнаружили, что нефазоразделительные по своей природе неупорядоченные белки на самом деле обеднены Gly и Pro, особенно по сравнению с обогащением, наблюдаемым в последовательностях, разделяющих фазы, и последовательностях, которые, как предсказано, разделяются на фазы.Напротив, они наиболее обогащены Lys, который в среднем обеднен в последовательностях, разделяющих фазы. [подраздел «Механистические последствия оптимизированного предсказателя разделения фаз», второй абзац]

Важно отметить, что мы также реорганизовали способ представления эксперимента с предсказанием, чтобы подчеркнуть, что предсказатель сам по себе является тестом механистической взаимосвязи, выделив раздел, ранее относившийся к дополнительному тексту, который показывает, что предсказание с помощью пи-контактов работает даже без подгонки и шаги настройки, используемые для разработки окончательного предсказателя.

Чтобы определить контактные особенности, которые играют наибольшую роль в оптимизированном предсказателе, мы провели ретроспективный анализ, проверяя предсказательную силу различных алгоритмов оценки, созданных в процессе обучения, и исследовали потенциальные механистические последствия, проверяя силу отдельных компонентов оценки, группирование прогнозов контактов на дальние и короткие дистанции и магистральные и боковые цепи (приложение — таблица 6). Наш анализ показывает, что, хотя обучение действительно улучшило предсказатель, сопоставимый результат можно получить, используя только долгосрочные прогнозы скорости контакта для пептидного остова (Рисунок 5 — рисунок в приложении 2, как описано в Приложении 1).Это свойство значительно перевешивает роль остатков, особенно Gly и Pro, которые связаны с высокими общими частотами контактов pi-pi в основной цепи и с более низкими частотами коротких контактов для локальных групп боковых цепей, и особенно важно для прогнозирования эластиноподобных белков. которые часто имеют очень мало сайдчейнов, содержащих sp ². Таким образом, эти результаты подчеркивают повышенную доступность групп sp ² для нелокальных пи-взаимодействий как ключевую движущую силу, лежащую в основе предсказаний фазового разделения, и согласуются с весьма многовалентными слабыми взаимодействиями, ведущими к фазовому разделению, как в неполярных структурных белки, такие как эластин, и высокозаряженные РНК-связывающие белки, такие как FUS или Ddx4.[подраздел «Механистические последствия оптимизированного предсказателя разделения фаз», первый абзац]

Мы также добавили раздел в Обсуждение, описывающий потенциальные механизмы, управляющие образованием пи-контактов, а также наши ограничения в оценке этих свойств на основе статистического анализа PDB.

Физическая природа пи-пи-контактов и лежащая в их основе механистическая связь с фазовым разделением не раскрывается с помощью простых измерений контактной частоты, используемых в наших предсказаниях.Эти контакты наблюдаются в свернутых белках как внутри, так и рядом с сольватированными интерфейсами, и хотя это предполагает, что они играют общую роль в энергетике белок-белковых взаимодействий, природа этой роли не ясна. Существует потенциал для электростатических или индуцированных дипольных и квадрупольных взаимодействий, особенно в контексте других дипольных взаимодействий и водородных связей, но плоские поверхности групп sp ² также могут позволить сольватацию управлять контактами и приводить к энтропийным вкладам из-за относительного Свобода движения, присущая упаковке плоских пластин, по сравнению с более жестким дополнением формы, используемым при упаковке алифатических групп.Интересно отметить, что на эти предложенные механизмы может влиять температура противоположным образом, и что наш предиктор, использующий частоту контакта pi, полезен для идентификации белков, разделяющих фазы, независимо от того, связываются ли они с большей легкостью при понижении температуры (например, Ddx4) (Nott et al., 2015) или увеличиваются (например, эластин) (Yeo, Keeley and Weiss, 2011). [Обсуждение, третий абзац]

В целом, работа, касающаяся предсказателя, носит скорее предварительный характер, и ее вес должен быть уменьшен, а претензии должны быть смягчены при пересмотре.

Мы изменили раздел «Обсуждение», чтобы начать с повторного утверждения, что предсказатель является не только предварительным, это даже не правильно спроектированный предсказатель, но вместо этого является экспериментом, чтобы проверить, может ли отдельная частота взаимодействия обеспечить общую прогностическую ценность. . В разделе «Обсуждение» мы теперь описываем многие известные свойства белков с разделением фаз, которые могут быть включены в создание фактического одноцелевого алгоритма прогнозирования, что является целью, выходящей за рамки данной работы.

Мы проверили потенциальную роль пи-контактов в обеспечении фазового разделения, используя единственное свойство частоты пи-контакта для обучения упрощенного предсказателя поведения фазового разделения, обнаруженного в естественных последовательностях, и обнаружили, что единственное свойство дальнодействующих пи-контактов. Склонность к контакту достаточна для маркировки большинства известных белков с разделением фаз как выбросов по сравнению с протеомом, что подтверждает гипотезу о том, что это свойство последовательности обычно связано с белками с разделением фаз.Хотя эта ассоциация, очевидно, полезна для идентификации белков, разделяющих фазы в протеомных наборах данных, эти контакты могут не быть преобладающим взаимодействием, управляющим физическим процессом разделения фаз для каждого случая, и вместо этого могут отражать модулирующую роль, поскольку она не исключает других взаимодействий, таких как водородные связи и зарядовые взаимодействия. Однако тесты, показывающие, что мутации аргинина и лизина отменяют поведение разделения фаз, действительно предоставляют доказательства важности плоских групп sp ² для систем разделения фаз.

Обнаружение того, что единичный контактный потенциал может генерировать достаточно точный классификатор поведения фазового разделения, предполагает, что предсказание поведения фазового разделения на основе последовательностей является решаемой проблемой, и что будущая разработка алгоритма, который может прогнозировать сложности фазового перехода , воздействие на окружающую среду и требования к концентрации является разумной целью. Эта цель потенциально может быть достигнута путем введения ряда свойств последовательности, связанных с разделением фаз, которые были намеренно исключены нашим эмпирическим тестом ассоциации пи-контакта, включая электростатические эффекты формирования заряда (Nott et al., 2015; Лин, Форман-Кей и Чан, 2016; Das and Pappu, 2013), мультивалентность сайтов PTM и мотивов связывания PTM и временные структурные взаимодействия, включая образование цепи (Murray et al., 2017) и взаимодействия клубок (Conicella et al., 2016). Существует также роль включения прогнозов конкурирующих состояний, склонности последовательности к необратимой агрегации или ее амилоидогенного потенциала. Включение аннотационных данных, связанных с белками, разделяющими фазы, могло бы стать еще одним способом создания физиологического классификатора в более всеобъемлющем предсказателе.[Обсуждение, первый и второй абзацы]

2a) Авторы эффективно обучают предсказателя на известных последовательностях. Хотя это имеет некоторую основу в информации, добытой из PDB, в какой степени предсказатель просто находит последовательности, похожие на известные последовательности? Например, какова корреляция между белками, идентифицированными в предыдущем исследовании авторов, опубликованном в Molecular Cell в 2015 году?

Мы добавили раздел, описывающий сходство с белками обучающего набора, как для оценки средней степени сходства, так и для того, чтобы подчеркнуть, насколько сложно на самом деле классифицировать последовательности низкой сложности по сходству.Для сравнения сходства между широким диапазоном преимущественно негомологичных областей низкой сложности в наших наборах фазового разделения мы решили сравнить профили дипептидов, определяемые как частота пар наборов остатков i & i + 1, перечисленных по полным 400 парам, со сходством, измеряемым суммой абсолютных расстояний между профилями. Этот показатель собирает данные как об общей композиции, так и о конкретных мотивах и повторах. Хотя разделение предиктора на два различных протокола использовалось, чтобы избежать оценок, которые просто описывают сходство последовательностей с обучающим набором, все же возможно, что процесс обучения улавливал определенные особенности последовательности в обучающем наборе.Чтобы изучить вклад сходства последовательностей в оценку, мы провели измерение сходства профилей последовательностей на основе дипептидного состава (частоты пар соседних остатков). Мы сравнили области с высокими оценками, выбранные предиктором, с каждой из последовательностей, используемых в обучающем наборе (Приложение — Таблица 7, см. Материалы и методы). Этот анализ, показанный в Приложении — рис. 8B, показывает, что человеческие белки с высокими баллами (PScore ≥4.0) в среднем более похожи на обучающую выборку, чем человеческие белки в целом, но большинство из них попадают в нормальный диапазон.Сравнение с набором из 1000 гомологов последовательностей на уровне BLAST обучающего набора предполагает, что большая часть сходства обусловлена предпочтением композиции, а не гомологией. [подраздел «Механистические последствия оптимизированного предсказателя разделения фаз», третий абзац]

Измерение общей корреляции значений PScore с предыдущими классификаторами не учитывается, потому что в предыдущей работе сложность сравнения удаленных последовательностей решалась путем установки некоторого минимального порога сходства и последующего исключения анализа для всего, кроме этого.Например, алгоритм, опубликованный в работе Nott 2015 Molecular Cell, исключает последовательности, которые не имеют конкретных типов остатков с определенными интервалами, и, как таковой, возвращает фиксированную оценку 0,0 для ~ 75% протеома человека и ~ 75% нашего протеома. набор для испытаний на разделение фаз. Он действительно хорошо работает с подмножеством белков, для которых он может вернуть оценку, но это подмножество представляет собой небольшое меньшинство последовательностей, разделяющих фазы.

2b) Заключительная оптимизация, по-видимому, включает отделение известных фаз, разделяющих белки, от белков с наибольшей оценкой в PDB.Как авторы могут отличить разработку предсказателя для фазового разделения от предсказателя (дальнодействующего) внутреннего беспорядка? Насколько хорошо работает предсказатель расстройства (например, с таким же длинным окном)? Это важно, потому что цель состоит не только в разделении двух классов белков, но и в предоставлении понимания механизмов. Причинны ли взаимодействия Pi-Pi или это (ложная) корреляция? Как хорошо известно авторам, существуют различия в аминокислотном составе между IDP / IDR и свернутыми белками, которые включают некоторые из Pi-содержащих остатков (в частности, Asn, Glu, Phe, Tyr, Trp имеют довольно разные вхождения в IDP по сравнению с .свернутые белки). Как можно продемонстрировать, что оптимизация не просто выявляет различия в беспорядке? Один из составителей обзора провел элементарное сравнение между баллами PS и расстройством для подмножества белков и обнаружил существенную корреляцию. Авторам следует использовать один из лучших предикторов беспорядка, возможно, создать оценку, подобную использованной (максимальная оценка в аналогичном окне), и посмотреть, насколько хорошо это работает по сравнению с тем, который фактически оптимизирован на основе данных разделения жидкой фазы.

Мы добавили новый раздел, показывающий взаимосвязь между предсказаниями беспорядка и нашим предсказанием фазового разделения, подчеркнув, что корреляция исходит из того факта, что большинство известных фазоразделительных белков также неупорядочены, но тогда они представляют собой четкое подмножество всех неупорядоченных белки, явно отличающиеся от неупорядоченных белков без разделения фаз в способах, которые улавливаются предсказателем фазового разделения, но не предсказателями нарушения.

Несмотря на то, что оценка предназначена для различения свернутых белков, мы не видим систематического увеличения оценок всех неупорядоченных белков человека. Сравнение с наиболее эффективным предсказателем расстройства на основе гомологии последовательностей (Disopred3, (Jones and Cozzetto, 2015)) и предсказателем расстройства на основе физики (IUPREDLong (Dosztanyi et al., 2005)) показывает, что предсказатели расстройства лучше распознают неупорядоченные белки. от PDB и протеома человека, в то время как PScore стабильно лучше определяет белки, разделяющие фазы (Приложение — Таблица 5).Большинство белков в нашем наборе тестов на разделение фаз демонстрируют неупорядоченный характер, и анализ показывает, что, хотя PScore действительно коррелирует с расстройством, он выделяет только подмножество неупорядоченных белков и не отражает общий прогноз расстройства (Рисунок 5 — приложение к рисунку 1 ). В качестве прямого теста на эту дискриминацию мы отмечаем, что использование подмножества белков человека с известным внутренним нарушением (Piovesan et al., 2017) в качестве отрицательного набора фазового разделения дает те же результаты, что и использование протеома человека в качестве отрицательного, при AUC: 0.84 ± 0,03 для полного набора тестов и AUC: 0,93 ± 0,02 для набора, достаточного для in-vitro. [подраздел «Прогноз фазового разделения с использованием контактов пи-пи», шестой абзац]

Раздел, сравнивающий последовательности белков с высоким PScore и низким PScore с неупорядоченными белками, был добавлен для описания этих различий, показывая, что высокий PScore связан с более низкой сложностью последовательности из-за исключения широкого диапазона типов аминокислот по сравнению с низким PScore с неупорядоченными белки.

Как сходство последовательностей, так и композиционное поведение также могут быть связаны со склонностью к беспорядочным областям, наблюдаемым в фазоразделительных белках.Чтобы охарактеризовать это, мы снова взяли подмножества с высоким и низким PScore из нашего набора из 3501 человеческого белка, предположительно имеющего длинные неупорядоченные области, и затем сравнили профили их последовательностей. Ранее было замечено, что неупорядоченные белки имеют энтропию Шеннона (измерение сложности последовательности), которая ниже, но значительно перекрывается с упорядоченными белками (Romero et al., 2001). Мы находим здесь, что набор с высоким PScore имеет энтропию Шеннона, которая намного ниже, чем диапазон, наблюдаемый для неупорядоченных белков с низким PScore, энтропия которых попадает в диапазон, наблюдаемый для свернутых белков (Приложение — Рисунок 8C).Сравнивая наш набор для испытаний на разделение фаз с набором для человеческого disprot, мы можем подтвердить, что это смещение в сторону последовательностей меньшей сложности наблюдается в известных последовательностях с разделением фаз. [подраздел «Механистические последствия оптимизированного предсказателя разделения фаз», последний абзац]

2c) Авторы показывают ряд примеров предсказаний в Приложении — Рис. 9. Однако неясно, как были выбраны эти белки. Было бы полезно аргументировать, почему были выбраны именно эти белки, поскольку они, очевидно, не находятся в верхней части списка (например,г. FAK1 — номер 822). Это отчасти сделано для того, чтобы авторы не выбрали белки, которые, как им известно, другими способами будут образовывать капли. Например, один из представленных белков (рецептор андрогенов) был представлен на нескольких конференциях в форме капель. Хотя я хочу подчеркнуть, что я не имею в виду, что авторы каким-то образом обманули, я думаю, что очень важно, чтобы авторы не выбрали белки в Приложении — рис. 9, основываясь на конкретных знаниях, которые, как уже было показано, образуют некоторые из них. капли.Было показано, что многие RGG-домены разделяются на фазы. Использование предиктора для «выбора» одного (из всего протеома) не помогает продемонстрировать ценность их предиктора. Было бы гораздо более убедительно, если бы авторы нашли последовательность, которая не имеет общих черт с набором последовательностей, которые, как известно, разделяются на фазы.

Мы подтверждаем проблему с помощью примеров. Наша цель состояла в том, чтобы показать разнообразие функций в 943 человеческих последовательностях выше нашего порога достоверности, чтобы подчеркнуть сложность и масштаб лежащих в основе прогнозов, но даже выбор примеров по известной функции в конечном итоге добавляет много систематической ошибки.Мы прояснили этот вопрос, упростив список до отдельных примеров с наивысшими баллами в различных категориях аннотаций функций и указав в тексте, что эти примеры не представляют собой набор для проверки. Поскольку нам также не нужны примеры, которые, как уже известно, разделяются по фазам, мы удалили рецептор андрогена и заменили его рецептором витамина D.

Набор белков человека с высокими баллами, связанных с расширенными функциями, показан с баллами по остаткам и аннотациями PTM в Приложении — рис. 9, с примерами, выбранными из белка с наивысшим баллом в любой данной аннотации функции / локализации гена, связанной с пластичностью нейронов. или поведение в A, цитоскелетные биоматериалы в B, передача сигналов в C и внеклеточные биоматериалы в D.[подраздел «Анализ и проверка прогнозов фазового разделения», пятый абзац]

В ответ на проблему с выбором одного домена RGG для тестирования мы также выбрали две последовательности, которые, как рекомендовано, не имеют общих функций с набором, уже известным для разделения фаз, и подтвердили их способность разделять фазы, поскольку описано в ответе ниже на пункт 2i.

2d) PScore, по-видимому, обеспечивает максимальное значение, наблюдаемое для любого окна с 100 остатками.Если это так, то очевидно, что более крупные белки с большей вероятностью достигнут высокого PScore. Хотя это может быть полностью реалистичным, мне не было ясно, действительно ли это наблюдалось экспериментально.

Суммарная оценка, используемая конечным предиктором, была выбрана в процессе обучения, в котором оценки как смещенные по длине (область с наивысшей оценкой), так и независимые от длины (значения процентилей) сравнивались с критерием приемлемости. Самая эффективная установка включает в себя 60 позиций остатков с наивысшей оценкой, даже если они разбросаны по большей последовательности, а затем усреднение оценок всех остатков в пределах пяти позиций из любого из этих шестидесяти.Смещение длины и возможность распределенных фрагментов мотивов, которые это обеспечивает, фактически являются частью обучения и, по сути, представляют собой общий прогноз. Зависимость от длины также наблюдалась для полимерных систем, которые разделяются на фазы, и у нас есть экспериментальные данные по Ddx4, подтверждающие эти тенденции (неопубликованные данные). Однако, поскольку это не системный тест, мы считаем, что он выходит за рамки рукописи.

2e) Авторы сравнивают свои прогнозы с помощью анализа ROC (Приложение — Рисунок 7).Не совсем ясно, что такое «отрицательный» набор, но, по-видимому, это весь протеом. Это верно? В общем, следует проявлять осторожность при использовании ROC-анализа и отчетности AUC, когда существует большой дисбаланс в размере двух наборов данных. Если отрицательный набор очень велик, можно получить довольно большой AUC даже с несколько плохим предсказателем. В то же время, если цель состоит в том, чтобы просто предсказать несколько первых процентов совпадений, то хороший предсказатель может иметь относительно низкую AUC, но все же находить большинство истинных положительных результатов при низком уровне ложных обнаружений (см.г. Беррар и Флах, Брифинги по биоинформатике, 2011). Что такое AUC, когда, например, усредненное по случайным подмножествам «негативов» того же размера, что и положительное подмножество? Кроме того, хотя это может стать несколько произвольным, было бы полезно иметь представление о «стандартном значении», выше которого предсказания можно было бы считать «надежными».

Мы используем ряд отрицательных наборов, чтобы показать дискриминационную силу, измеренную против различных ожиданий. Тестовый набор PDB и E.coli ближе к отрицательному набору золотого стандарта, но отсутствие неупорядоченных белков означает, что дискриминация слишком проста, поэтому мы сосредотачиваемся в первую очередь на протеоме человека, где AUC представляет собой нижнюю границу дискриминации, основанную на вероятном неверном предположении такое разделение фаз — очень редкое свойство. Чтобы проверить влияние размера набора, мы выполнили предложенные расчеты, измерив AUC по случайным отрицательным подмножествам того же размера, что и положительный, и средние значения постоянно находятся в пределах ошибки начальной загрузки, на уровне +/- 0.01 AUC.

Мы пояснили в тексте, что PScore ≥ 4,0 является нашим стандартным значением достоверности.

Использование определенного стандартного порога достоверности ≥ 4,0 стандартных отклонений от среднего PDB для оценки предрасположенности (PScore) позволяет захватить 0,3%, 2,2% и 5,1% протеомных наборов E. coli , S. cerevisiae и человека, соответственно, по сравнению с 0,1% нашего полного набора PDB и 81% (26/32) автономного набора тестов для разделения фаз in vitro (снижение до 36/62 для всего набора протеомных тестов и до 35/59 для синтетический тестовый набор).4 нижний. Если выбранная область из FMR1 действительно подвергается фазовому разделению в чем-то более близком к физиологическим условиям, в том числе это было бы критическим, в противном случае эта «экспериментальная проверка» менее убедительна.

Условия, используемые для оценки фазового разделения FMR1, были выбраны в первую очередь для обеспечения визуального подтверждения поведения жидкости и обратимости для физиологически приемлемого буферного раствора, который содержит только FMR1, где целью было подтверждение физических свойств.У нас есть данные, показывающие, что фазы FMR1 разделяются при более низких концентрациях в более физиологических условиях, и мы включили рисунок (Рисунок 8 — рисунок в приложении 1A), показывающий, что добавления даже небольшого количества агента краудинга (20 мг / мл фикола) достаточно. для уменьшения концентрации, необходимой для визуального подтверждения разделения фаз в пять раз (с 1 мМ до 200 мкМ). У нас есть дополнительные данные, касающиеся эффектов известных физиологических партнеров по связыванию, но они начинают отходить от предсказанного свойства самодостаточного фазового разделения, поэтому мы его не упомянули.

Вместо дальнейшей характеристики FMR1 мы также обратились к проблеме экспериментальной проверки, протестировав два дополнительных белка, которые не попадают ни в один из классов последовательностей или структур, в настоящее время связанных с разделением фаз, и сообщив об их способности к разделению фаз.

Чтобы проверить, применим ли предиктор к последовательностям, которые не имеют общих мотивов или функций с какими-либо белками нашего обучающего набора, мы провели ручной поиск прогнозов со свойствами последовательностей и функциями, отличными от белков обучающего набора, и выбрали два белка, человеческий. engrailed-2 (UID: P19622, PScore 5.0), ДНК-связывающий гомеобоксный белок и изоформа pAP каркасного белка капсида цитомегаловируса человека (UID: P16753-2, PScore 3.8), белка, который играет важную структурную роль в сборке вирусного капсида, новой функции по сравнению с те, которые, как известно, включают разделение фаз. Обе последовательности имеют небольшое перекрытие с какими-либо мотивами последовательностей, обнаруженными в нашем обучающем наборе (Приложение — Таблица 7), за исключением общего обогащения остатками глицина и пролина. Экспериментально мы наблюдаем обратимое жидкофазное разделение белка pAP с повышением температуры с вязкоупругими свойствами, аналогичными сложной коацервации эластинов (рис. 8C).Мы не наблюдали разделения фаз engrailed-2 в тех же условиях буфера, даже при концентрации белка 1 мМ, но наблюдали образование капель жидкости в зависимости от температуры в присутствии реагента краудинга (20 мг / мл фикола) (Рисунок 8 — приложение к рисунку 1B). ). Хотя эти наблюдения не представляют собой надежного или всестороннего теста качества прогнозов, они все же предполагают, что прогнозы предоставляют полезный инструмент для выбора природных белков, способных к самодостаточному жидкостному расслоению. [подраздел «Анализ и проверка прогнозов фазового разделения», последний абзац]

3) Анализ MD, Rosetta, FoldX может быть интересен, но потребует гораздо более подробного анализа, который не подлежит пересмотру.Как бы то ни было, анализ далек от того, чтобы установить, что взаимодействие Pi-Pi не представлено в этих вычислительных моделях. Трудно поверить, что MD может свернуть такое количество белков, полностью упуская из виду что-то столь фундаментальное. Важность этой работы заключается не в том, что планарное взаимодействие Pi-Pi не учитывается в существующих вычислительных моделях (молекулярная динамика, FoldX и Rosetta). Рецензенты предлагают авторам резко смягчить связанные утверждения, если не удалить анализ моделирования МД или перенести его в дополнительный раздел.Многие сильные утверждения, в том числе заявления о том, что этот анализ раскрывает недооцененные факты, следует смягчить.

Мы ценим этот момент и смягчили наши утверждения, касающиеся эмпирических силовых полей, как подробно описано ниже.

3a) Подраздел «Преобладание контактов Pi в PDB» и на Рисунке 1: «Эти данные предполагают, что относительная важность взаимодействий pi-pi недооценивается в силовых полях, которые используются в расчетах структуры и поэтому появляются чаще. в структурах, которые сильно ограничены экспериментальными наблюдениями.«Здесь стоит отметить, что это, как правило, чрезвычайно примитивные ФФ, которые в целом не связаны с теми, которые используются, например, в моделировании молекулярной динамики. Тот факт, что эти силовые поля не включают взаимодействия Pi-Pi, не удивителен и не очень интересен; эти силовые поля действительно минимальны и практически не улавливают никаких физических эффектов.

Анализ был смягчен, чтобы прояснить, что цель состоит в том, чтобы подтвердить, что частота наблюдаемых пи-взаимодействий определяется экспериментальными ограничениями, а не является производным от обычно используемых силовых полей, используемых при уточнении белковых структур.

Моделирование и анализ белковых структур обычно включает использование грубых энергетических функций. Чтобы проверить, в какой степени частоты контактов в решенных структурах зависят от экспериментальных ограничений, а не от используемых силовых полей, мы исследовали, насколько хорошо планарные пи-взаимодействия улавливаются простыми энергетическими функциями, используемыми в определенных протоколах моделирования белков. Мы изучили несколько различных протоколов моделирования, запустив доступные методы или загрузив предварительно вычисленные наборы данных (см. Материалы и методы).В общем, плоские контакты пи-пи были потеряны во время моделирования (Приложение — Рисунок 3A) и минимизации энергии (Приложение — Рисунок 3B). В одном более старом моделировании молекулярной динамики свернутых белков, сделанном доступным для 100 белков с помощью Dynameomics (Kehl et al., 2008), 90% плоских пи-пи-контактов, обнаруженных в исходных структурах, были потеряны во время моделирования, причем большая часть была потеряна. в течение первых нескольких шагов моделирования. Точно так же моделирование энергетического эффекта мутаций, ∆∆G разворачивания, с использованием как FOLDX (Schymkowitz et al., 2005) и Rosetta (Kellogg, Leaver-Fay and Baker, 2011) показывает снижение точности прогноза в положениях, вовлеченных в контакты pi (Приложение — рис. 3C-F), на основе сравнения с эталонным набором измерений ∆∆G (Bava и др., 2004).

Эти наблюдаемые проблемы при моделировании пи-контактов могут быть преодолены с помощью более современных и сложных энергетических функций, но наши результаты согласуются с внутренней энергетической важностью планарных пи-взаимодействий, а не с их наблюдением, обусловленным простыми силовыми полями, используемыми для уточнения белковых структур. .[подраздел «Распространенность контактов Pi в PDB», последний абзац]

3b) Хотя анализ симуляций динамеомики выглядит интересным, следует отметить, что эти симуляции были выполнены с относительно старым силовым полем, и что существуют более свежие и точные силовые поля. Хотя все силовые поля с фиксированным зарядом имеют одну и ту же базовую функциональную форму, более высокая точность в более современных силовых полях, вероятно, будет означать большую структурную стабильность в целом. Таким образом, независимо от того, теряются ли взаимодействия Pi-Pi в этих симуляциях, мало что можно сказать о силовых полях, которые в настоящее время более широко используются в этой области.Взаимодействие, не учтенное явно в силовом поле МД, все же может быть учтено неявно с помощью силового поля, которое получается путем подгонки к эмпирическим данным. В качестве ориентира прошлые исследования (Gallivan and Dougherty, PNAS 1999) показали, что, хотя взаимодействия пи-катионов явно не учитываются в силовом поле OPLS-AA для MD, но расчет энергии взаимодействия Lys-Phe и Arg-Phe с использованием это силовое поле достаточно хорошо коррелирует с квантовыми результатами. С тех пор силовые поля МД были значительно улучшены.

Мы пояснили в тексте, что это не системный анализ современных силовых полей, и конкретно ссылаемся на базу данных как на «более старую», как показано выше в ответе на пункт 3b.

3d) Как в расчетах МД, так и в расчетах Розетты эталоном является количество контактов Pi-Pi, обнаруженных в кристаллическом состоянии. В случае солевых мостиков ЯМР продемонстрировал, по крайней мере, в одном случае, что набор солевых мостиков, обнаруженных в кристаллической структуре, отсутствует в растворе (JH Tomlinson et al., JACS, 2009). В таких случаях ожидаемое (реальное) поведение будет заключаться в том, что взаимодействия, обнаруженные в структуре XR, должны растворяться в растворе. Беглое сравнение частот контактов в рентгеновских структурах (Приложение — Рисунок 2A) и структурах ЯМР (Приложение — Рисунок 2B) показывает, что в состоянии раствора меньше контактов — даже когда структуры ЯМР имеют много ограничений. Может ли это быть из-за реальных различий между двумя состояниями (а также разницы температур), и будет ли это означать, что потеря контактов e.г. при минимизации (Приложение — рис. 3B) представляет реальность?

Температуры, при которых решаются кристаллические структуры, вероятно, играют роль в частоте контактов, но, кроме артефактов упаковки кристаллов, эти контакты действительно представляют собой реальное низкоэнергетическое состояние для участвующих групп. С точки зрения оценки того, представляют ли частоты ЯМР реальное поведение состояния раствора, мы указываем, что: i) верхние значения, полученные из измерений квартилей с наиболее ограниченными условиями в Приложении — Рисунок 2, не означают, что эти ограничения являются исчерпывающими, ii) даже в структурах ЯМР с множеством ограничений общие конкретные типы остатков могут быть оставлены полностью неназначенными, и iii) в нескольких структурах, в которых каждый тип sp2-группы можно наблюдать в ограничениях, нет никаких ограничений для атомов кислорода, поэтому плоская геометрия кислородсодержащих групп в значительной степени неограничен.Эта проблема с геометрией ограничений верна даже для хорошо назначенных остатков, таких как ароматические боковые цепи, потому что также существует проблема, заключающаяся в том, что плоские атомы часто неоднозначны, и протоколы моделирования имеют множество способов решения этой проблемы. Один из наиболее распространенных способов включает рассмотрение неоднозначных пар атомов (например, Phe Hdelta1, Hdelta2) как одного псевдоатома, расположенного в центре плоскости, и мы можем показать, что одно только это решение моделирования приводит к значительному снижению пи-контакта. частоты.Таким образом, хотя ожидается, что фактическая частота дискретизации состояния раствора для этих контактов будет ниже, чем наблюдаемая в кристаллических структурах, решенных при низких температурах, даже самые высокие частоты, наблюдаемые в наборе ЯМР, вероятно, ниже ожидаемого поведения реального состояния раствора. В более широком смысле, потеря 90% контактов при минимизации не соответствует действительности.

3e) Способ представления данных в Приложении — рисунок 3C сбивает с толку. Почему бы просто не сравнить экспериментальные и рассчитанные числа? Кроме того, база данных Protherm, как известно, проблематична, и существуют тщательно отобранные версии (например,г. Conchuir et al., PLOS ONE, 2015 или Kellogg et al., Proteins, 2010).

Мы переделали этот анализ с помощью Conchuir et al. кураторскую версию и изменили представление, чтобы сосредоточиться на значениях корреляции (как с удалением выбросов, так и без него). Мы также использовали значения прогноза ΔΔG из Rosetta, представленные в тщательно подобранном наборе данных, чтобы добавить параллельное сравнение с FOLDX (Приложение — рис. 3C, D, E, F).

Аналогичным образом моделирование энергетического эффекта мутаций, ∆∆G разворачивания, с использованием как FOLDX (Schymkowitz et al., 2005) и Rosetta (Kellogg, Leaver-Fay and Baker, 2011), показывает снижение точности прогноза в положениях, вовлеченных в пи-контакты (Приложение — Рисунок 3C-F), на основе сравнения с эталонным набором измерений ∆∆G ( Bava et al., 2004). [подраздел «Распространенность контактов Pi в PDB», последний абзац]

https://doi.org/10.7554/eLife.31486.045

Управление фазовым переходом в WSe 2 к идеальному транзистору n-типа

[1]

Wang, Q. H .; Калантар-Заде, К .; Кис, А.; Coleman, J. N .; Страно, М.С. Электроника и оптоэлектроника двумерных дихалькогенидов переходных металлов. Нат. Nanotechnol. 2012 , 7 , 699–712.

CAS
Статья

Google Scholar

[2]

Shen, D. W .; Xie, B.P .; Zhao, J. F .; Ян, Л. X .; Fang, L .; Shi, J .; Он, Р. Х .; Лу, Д. Н .; Wen, H. H .; Фен. Д. Л. Новый механизм волны зарядовой плотности в дихалькогениде переходного металла. Phys. Rev. Lett. 2007 , 99 , 216404.

CAS
Статья

Google Scholar

[3]

Sun, L. Y .; Wang, C.Y .; Краснок, А .; Choi, J .; Shi, J. W .; Gomez-Diaz, J.S .; Zepeda, A .; Gwo, S .; Shih, C.K .; Alù, A. et al. Разделение долинных экситонов в монослое MoS ₂ с использованием субволновой асимметричной решетки канавок. Нат. Фотоника 2019 , 13 , 180–184.

CAS
Статья

Google Scholar

[4]

Katoch, J .; Ulstrup, S .; Koch, R.J .; Moser, S .; McCreary, K. M .; Singh, S .; Xu, J. S .; Jonker, B.T .; Kawakami, R.K .; Bostwick, A. et al. Гигантское спин-расщепление и перенормировка щели под действием трионов в однослойных гетероструктурах WS ₂ / h-BN. Nat. Phys. 2018 , 14 , 355–359.

CAS

Google Scholar

[5]

Угеда, М.М .; Пулькин, А .; Tang, S.J .; Ryu, H .; Wu, Q. S .; Zhang, Y .; Wong, D .; Pedramrazi, Z .; Мартин-Ресио, А .; Chen, Y. et al. Наблюдение топологически защищенных состояний на границах кристаллических фаз в однослойном WSe ₂. Нат. Commun. 2018 , 9 , 3401.

Артикул
CAS

Google Scholar

[6]

Лю К. X. Нетрадиционная сверхпроводимость в двухслойных дихалькогенидах переходных металлов. Phys. Rev. Lett. 2017 , 118 , 087001.

Артикул

Google Scholar

[7]

Mak, K. F .; Lee, C .; Hone, J .; Shan, J .; Хайнц, Т. Ф. Атомно тонкий MoS ₂: новый прямозонный полупроводник. Phys. Rev. Lett. 2010 , 105 , 136805.

Артикул
CAS

Google Scholar

[8]

Акинванде, Д.; Петроне, Н .; Хон Дж. Двумерная гибкая наноэлектроника. Нат. Commun. 2014 , 5 , 5678.

CAS
Статья

Google Scholar

[9]

Baugher, B.WH .; Черчилль, Х. О. Х .; Ян, Ю. Ф .; Jarillo-Herrero, P. Оптоэлектронные устройства на основе электрически перестраиваемых p-n диодов в монослое дихалькогенида. Нат. Nanotechnol. 2014 , 9 , 262–267.

CAS
Статья

Google Scholar

[10]

Hu, Z.ЧАС.; Wu, Z. T .; Han, C .; He, J .; Ni, Z. H .; Чен, В. Двумерные дихалькогениды переходных металлов: интерфейс и инженерия дефектов. Chem. Soc. Ред. 2018 , 47 , 3100–3128.

CAS
Статья

Google Scholar

[11]

Allain, A .; Kang, J. H .; Banerjee, K .; Кис, А. Электрические контакты к двумерным полупроводникам. Нат. Матер. 2015 , 14 , 1195–1205.

CAS
Статья

Google Scholar

[12]

Schulman, D. S .; Арнольд, А. Дж .; Дас С. Контактная инженерия для 2D материалов и устройств. Chem. Soc. Ред. 2018 , 47 , 3037–3058.

CAS
Статья

Google Scholar

[13]

Zwanenburg, F.A .; Дзурак, А. С .; Морелло, А .; Simmons, M. Y .; Холленберг, Л. К. Л .; Климек, Г.; Rogge, S .; Coppersmith, S. N .; Эрикссон, М. А. Кремниевая квантовая электроника. Ред. Мод. Phys. 2013 , 85 , 961–1019.

CAS
Статья

Google Scholar

[14]

Zhang, W. J .; Chiu, M. H .; Chen, C.H .; Chen, W .; Li, L.J .; Ви, А. Т. С. Роль металлических контактов в высокопроизводительных фототранзисторах на основе монослоев WSe ₂. ACS Nano 2014 , 8 , 8653–8661.

CAS
Статья

Google Scholar

[15]

Liu, W .; Kang, J. H .; Sarkar, D .; Хатами, Й .; Jena, D .; Банерджи, К. Роль металлических контактов в разработке высокопроизводительных однослойных полевых транзисторов n-типа WSe ₂. Nano Lett. 2013 , 13 , 1983–1990.

CAS
Статья

Google Scholar

[16]

Ван Т.J .; Andrews, K .; Bowman, A .; Hong, T .; Koehler, M .; Yan, J. Q .; Mandrus, D .; Чжоу, З. X .; Xu, Y.Q. Высокопроизводительные фототранзисторы WSe ₂ с омическими контактами 2D / 2D. Nano Lett. 2018 , 18 , 2766–2771.

CAS
Статья

Google Scholar

[17]

Chuang, H.J .; Tan, X. B .; Ghimire, N.J .; Perera, M. M .; Chamlagain, B .; Cheng, M. M. C .; Yan, J. Q .; Mandrus, D .; Томанек, Д.; Чжоу, З. X. Высокая подвижность WSe ₂ полевых транзисторов p- и n-типа, контактирующих с сильно легированным графеном для получения контактов с низким сопротивлением. Nano Lett. 2014 , 14 , 3594–3601.

CAS
Статья

Google Scholar

[18]

Fang, H .; Тосун, М .; Seol, G .; Chang, T. C .; Takei, K .; Guo, J .; Javey, A. Вырожденное легирование калия дихалькогенидов переходных металлов с несколькими слоями. Nano Lett. 2013 , 13 , 1991–1995.

CAS
Статья

Google Scholar

[19]

Wang, J. L .; Yao, Q .; Huang, C.W .; Zou, X. M .; Liao, L .; Chen, S. S .; Fan, Z. Y .; Zhang, K .; Wu, W .; Xiao, X.H. et al. Транзистор MoS ₂ с высокой подвижностью и низким барьером Шоттки с использованием атомарного h-BN в качестве туннельного слоя. Adv. Матер. 2016 , 28 , 8302–8308.

CAS
Статья

Google Scholar

[20]

Янг, З.; Kim, C .; Lee, K. Y .; Ли, М .; Appalakondaiah, S .; Ra, C. H .; Watanabe, K .; Taniguchi, T .; Чо, К .; Hwang, E. et al. 1D электрический контакт без пиннинга уровня Ферми на внутреннем переходе 2D MoS ₂ -металл. Adv. Матер. 2019 , 31 , 1808231.

Артикул
CAS

Google Scholar

[21]

English, C. D .; Блеск, G .; Dorgan, V.E .; Сарасват, К. С .; Поп, Э. Улучшенные контакты к транзисторам MoS ₂ методом напыления металла в сверхвысоком вакууме. Nano Lett. 2016 , 16 , 3824–3830.

CAS
Статья

Google Scholar

[22]

Liu, Y .; Guo, J .; Zhu, E. B .; Liao, L .; Ли, С. Дж .; Ding, M. N .; Шакир, И .; Гамбин, В .; Huang, Y .; Дуан, X. Ф. Приближение к пределу Шоттки-Мотта в ван-дер-ваальсовых переходах металл-полупроводник. Природа 2018 , 557 , 696–700.

CAS
Статья

Google Scholar

[23]

Ван, Ю.; Kim, J. C .; Wu, R.J .; Martinez, J .; Песня, X.J .; Yang, J .; Чжао, Ф .; Мхоян, А .; Jeong, H.Y .; Чховалла, М. Ван-дер-Ваальс — контакты между трехмерными металлами и двумерными полупроводниками. Природа 2019 , 568 , 70–74.

CAS
Статья

Google Scholar

[24]

Shen, T .; Ren, J.C .; Лю, X. Y .; Li, S .; Лю, В. Ван-дер-Ваальсовский стэкинг вызвал переход от контактов Шоттки к омическим контактам: 2D-металлы на многослойном InSe. J. Am. Chem. Soc. 2019 , 141 , 3110–3115.

CAS
Статья

Google Scholar

[25]

Kang, J. H .; Liu, W .; Sarkar, D .; Jena, D .; Банерджи, К. Расчетное исследование металлических контактов к однослойным дихалькогенидным полупроводникам переходных металлов. Phys. Ред. X 2014 , 4 , 031005.

Google Scholar

[26]

Бардин, Дж.Поверхностные состояния и выпрямление при контакте металлического полупроводника. Phys. Ред. 1947 , 71 , 717–727.

Артикул

Google Scholar

[27]

Тунг, Р. Т. Химическая связь и закрепление уровня Ферми на границах раздела металл-полупроводник. Phys. Rev. Lett. 2000, 84 , 6078–6081.

CAS
Статья

Google Scholar

[28]

Чен П.; Pai, W. W .; Chan, Y.H .; Sun, W. L .; Xu, C.Z .; Lin, D. S .; Chou, M. Y .; Федоров, А. В .; Чианг, Т.С. Большая квантово-спин-холловская щель в однослойном 1T ′ WSe ₂. Нат. Commun. 2018 , 9 , 2003.

CAS
Статья

Google Scholar

[29]

Штарнберг, Х. И. Последние разработки в области интеркаляции щелочных металлов слоистых дихалькогенидов переходных металлов. Мод. Phys. Lett. B 2000 , 14 , 455–471.

CAS
Статья

Google Scholar

[30]

Brauer, H.E .; Starnberg, H.I .; Holleboom, L.J .; Хьюз, Х. П. Электронная структура ZrSe ₂ и Cs _x ZrSe ₂ изучена с помощью фотоэлектронной спектроскопии с угловым разрешением. J. Phys. Конденс. Материя 1995 , 7 , 7741–7760.

CAS
Статья

Google Scholar

[31]

Брауэр, Х.E .; Starnberg, H.I .; Holleboom, L.J .; Строчов, В. Н .; Хьюз, Х. П. Электронная структура чистого и интеркалированного щелочными металлами VSe ₂. Phys. Ред. B 1998 , 58 , 10031.

CAS
Статья

Google Scholar

[32]

Brauer, H.E .; Starnberg, H.I .; Holleboom, L.J .; Hughes, H.P .; Строчов В. Н. Модификация электронной структуры TiS ₂ интеркалированием щелочного металла. J. Phys. Конденс. Дело 1999 , 11 , 8957–8973.

CAS
Статья

Google Scholar

[33]

Park, J. H .; Vishwanath, S .; Лю, X. Y .; Zhou, H.W .; Eichfeld, S.M .; Fullerton-Shirey, S.K .; Робинсон, Дж. А .; Feenstra, R.M .; Furdyna, J .; Jena, D. et al. Сканирующая туннельная микроскопия и спектроскопия воздействия воздуха на монослои и бислои WSe ₂, выращенные методом молекулярно-лучевой эпитаксии. ACS Nano 2016 , 10 , 4258–4267.

CAS
Статья

Google Scholar

[34]

Le Quang, T .; Черкез, В .; Ногаевский, К .; Потемский, М .; Дау, М. Т .; Jamet, M .; Mallet, P .; Вейлен, Дж. Ю. Сканирующая туннельная спектроскопия ван-дер-ваальсовых границ раздела графен / полупроводник: отсутствие пиннинга уровня Ферми. 2D Mater. 2017 , 4 , 035019.

Артикул
CAS

Google Scholar

[35]

Ю.Ю.F .; Nam, G.H .; He, Q. Y .; Wu, X.J .; Zhang, K .; Ян, З. З .; Chen, J. Z .; Ma, Q. L .; Zhao, M. T .; Лю, З. К. и др. 1T′-MoS ₂ — и 1T′-MoSe ₂ -слойных кристаллов высокой фазовой чистоты. Нат. Chem. 2018 , 10 , 638–643.

CAS
Статья

Google Scholar

[36]

Tan, S.J. R .; Абдельвахаб, I .; Дин, З. Дж .; Чжао, X. X .; Ян, Т. С .; Loke, G.Z.J .; Lin, H .; Вержбицкий, И.; Пох, С. М .; Xu, H. et al. Химическая стабилизация дихалькогенидов металлов фазового перехода 1T ′ с гигантской оптической керровской нелинейностью. J. Am. Chem. Soc. 2017 , 139 , 2504–2511.

CAS
Статья

Google Scholar

[37]

Hölzl, J; Шульте, Ф. К. Работа выхода металлов. В Физика твердой поверхности ; Hölzl, J .; Schulte, F.K .; Wagner, H., Eds .; Springer: Берлин, 1979; С. 1–150.

Глава

Google Scholar

[38]

Lei, B .; Pan, Y. Y .; Hu, Z. H .; Zhang, J. L .; Xiang, D .; Zheng, Y .; Guo, R .; Han, C .; Wang, L.H .; Лу, Дж. И др. Прямое наблюдение фазового перехода полупроводник-металл в двухслойном диселениде вольфрама, индуцированного функционализацией поверхности калия. ACS Nano 2018 , 12 , 2070–2077.

CAS
Статья

Google Scholar

[39]

Радисавлевич, Б.; Кис, А. Техника мобильности и переход металл-изолятор в монослое MoS ₂. Нат. Матер. 2013 , 12 , 815–820.

CAS
Статья

Google Scholar

[40]

Kappera, R .; Voiry, D .; Yalcin, S.E .; Филиал, Б .; Gupta, G .; Mohite, A.D .; Чховалла, М. Фазовые низкоомные контакты для ультратонких транзисторов MoS ₂. Нат. Матер. 2014 , 13 , 1128–1134.

CAS
Статья

Google Scholar

[41]

Cho, S .; Kim, S .; Kim, J. H .; Zhao, J .; Seok, J .; Keum, D. H .; Baik, J .; Choe, D. H .; Чанг, К. Дж .; Suenaga, K. et al. Фазовая диаграмма для омического гомопереходного контакта в MoTe ₂. Наука 2015 , 349 , 625–628.

CAS
Статья

Google Scholar

[42]

Сюй, Х.L .; Liu, S .; Han, B .; Han, Y.M .; Юань, К .; Xu, W. J .; Yao, X. H .; Li, P .; Yang, S. Q .; Gong, W. T. et al. Масштабирование атомарно тонкой копланарной схемы полупроводник-металл с помощью фазовой химической сборки. Nano Lett. 2019 , 19 , 6845–6852.

CAS
Статья

Google Scholar

[43]

Tosun, M .; Chan, L .; Amani, M .; Рой, Т .; Ahn, G.H .; Taheri, P .; Carraro, C .; Ager, J. W .; Мабудян, Р.; Javey, A. Воздухоустойчивое n-легирование WSe ₂ путем образования анионных вакансий при мягкой плазменной обработке. ACS Nano 2016 , 10 , 6853–6860.

CAS
Статья

Google Scholar

[44]

Tosun, M .; Chuang, S .; Fang, H .; Sachid, A. B .; Hettick, M .; Lin, Y.J .; Zeng, Y. P .; Javey, A. Инверторы с высоким коэффициентом усиления на основе дополнительных полевых транзисторов WSe ₂. ACS Nano 2014 , 8 , 4948–4953.

CAS
Статья

Google Scholar

[45]

Jung, Y .; Choi, M. S .; Nipane, A .; Borah, A .; Kim, B .; Зангиабади, А .; Taniguchi, T .; Watanabe, K .; Yoo, W. J .; Hone, J. et al. Переносится через контакты как платформа для идеальных двумерных транзисторов. Нат. Электрон. 2019 , 2 , 187–194.

Артикул

Google Scholar

[46]

Чуанг, Х.J .; Chamlagain, B .; Koehler, M .; Perera, M. M .; Yan, J. Q .; Mandrus, D .; Tománek, D .; Чжоу, З. X. Омические контакты 2D / 2D с низким сопротивлением: универсальный подход к высокопроизводительным транзисторам WSe ₂, MoS ₂ и MoSe ₂. Nano Lett. 2016 , 16 , 1896–1902.

CAS
Статья

Google Scholar

[47]

Movva, H.C.P .; Rai, A .; Kang, S .; Kim, K .; Фаллахазад, Б.; Taniguchi, T .; Watanabe, K .; Tutuc, E .; Банерджи, С. К. Высокомобильные дыры в полевых транзисторах WSe ₂ с двойным затвором. ACS Nano 2015 , 9 , 10402–10410.

CAS
Статья

Google Scholar

[48]

Wang, J. I. J .; Ян, Ю. Ф .; Chen, Y. A .; Watanabe, K .; Taniguchi, T .; Черчилль, Х. О. Х .; Харилло-Херреро, П. Электронный транспорт инкапсулированного графена и устройств WSe ₂, изготовленных путем захвата предварительно заштрихованного hBN. Nano Lett. 2015 , 15 , 1898–1903.

CAS
Статья

Google Scholar

[49]

Fang, H .; Chuang, S .; Chang, T. C .; Takei, K .; Takahashi, T .; Джави, А. Высокопроизводительные однослойные полевые транзисторы WSe ₂ p-типа с химически легированными контактами. Nano Lett. 2012 , 12 , 3788–3792.

CAS
Статья

Google Scholar

[50]

Пезешки, А.; Hosseini Shokouh, S. H .; Jeon, P.J .; Shackery, I .; Kim, J. S .; Ой, И.К .; Jun, S.C .; Kim, H .; Im, S. Статические и динамические характеристики дополнительных инверторов на основе нанолиста α-MoTe ₂ p-channel и MoS ₂ n -канальных транзисторов. ACS Nano 2016 , 10 , 1118–1125.

CAS
Статья

Google Scholar

[51]

Zheng, Y .; Hu, Z. H .; Han, C .; Го, Р.; Xiang, D .; Lei, B .; Wang, Y. A .; He, J .; Lai, M .; Чен, В. Устройства инвертора с черным фосфором, допускающие модификацию поверхности алюминия на месте . Nano Res. 2019 , 12 , 531–536.

CAS
Статья

Google Scholar

[52]

Koenig, S.P .; Доганов, Р. А .; Seixas, L .; Carvalho, A .; Tan, J. Y .; Watanabe, K .; Taniguchi, T .; Яковлев, Н .; Castro Neto, A.H .; özyilmaz, Б. Электронное легирование ультратонкого черного фосфора адатомами Cu. Nano Lett. 2016 , 16 , 2145–2151.

CAS
Статья

Google Scholar

[53]

Ю. Л. Л .; Эль-Дамак, Д .; Radhakrishna, U .; Линг, X .; Зубаир, А .; Lin, Y. X .; Zhang, Y.H .; Chuang, M. H .; Lee, Y.H .; Антониадис, Д. и др. Разработка, моделирование и изготовление выращенных методом химического осаждения MoS ₂ схем с полевыми транзисторами E-режима для электроники большой площади. Nano Lett. 2016 , 16 , 6349–6356.

CAS
Статья

Google Scholar

[54]

Wachter, S .; Полюшкин, Д. К .; Bethge, O .; Мюллер Т. Микропроцессор на основе двумерного полупроводника. Нат. Commun. 2017 , 8 , 14948.

CAS
Статья

Google Scholar

[55]

Huang, M. Q .; Li, S.M .; Zhang, Z. F .; Xiong, X .; Li, X. F .; Ву, Ю.К. Многофункциональные высокоэффективные гетероструктуры Ван-дер-Ваальса. Нат. Nanotechnol. 2017 , 12 , 1148–1154.

CAS
Статья

Google Scholar

[56]

Qi, D. Y .; Han, C .; Ронг, X. M .; Zhang, X. W .; Chhowalla, M .; Wee, A. T. S .; Zhang, W.J. Непрерывная настройка электронных свойств многослойного дителлурида молибдена с модификацией алюминия in situ в сторону дополнительных инверторов со сверхвысоким усилением. ACS Nano 2019 , 13 , 9464–9472.

CAS
Статья

Google Scholar

[57]

Liu, T .; Xiang, D .; Zheng, Y .; Wang, Y. A .; Ван, X. Y .; Wang, L .; He, J .; Liu, L .; Чен, В. Энергонезависимое и программируемое фотодопирование в MoTe ₂ для дополнительных электронных устройств без фоторезиста. Adv. Матер. 2018 , 30 , e1804470.

Артикул
CAS

Google Scholar

[58]

Pu, J.; Funahashi, K .; Chen, C.H .; Li, M. Y .; Li, L.J .; Takenobu, T. Очень гибкие и высокопроизводительные дополнительные инверторы монослоев дихалькогенидов переходных металлов большой площади. Adv. Матер. 2016 , 28 , 4111–4119.

CAS
Статья

Google Scholar

[59]

Kong, L.G .; Zhang, X. D .; Tao, Q. Y .; Zhang, M. L .; Dang, W. Q .; Li, Z. W .; Feng, L.P .; Liao, L .; Дуань, X. F .; Лю Ю. Бездопинговая дополнительная схема WSe ₂ через металлическую интеграцию Ван-дер-Ваальса. Нат. Commun. 2020 , 11 , 1866.

CAS
Статья

Google Scholar

Детерминанты последовательности поведения белковой фазы из крупнозернистой модели

Abstract

Было недавно показано, что безмембранные органеллы, важные для внутриклеточной компартментализации, включают сборки белков, которые подвергаются разделению фаз жидкость-жидкость (LLPS). Однако многие белки, участвующие в этом фазовом разделении, по крайней мере частично неупорядочены.Молекулярный механизм и детерминанты последовательности этого процесса сложно определить экспериментально из-за неупорядоченной природы сборок, мотивирующей использование теоретических методов и методов моделирования. Эта работа развивает вычислительную структуру для проведения моделирования LLPS с детализацией на уровне остатков и позволяет определять фазовые диаграммы и плотности сосуществования белков в двух фазах. Модель включает в себя контактный потенциал ближнего действия, а также упрощенную обработку электростатической энергии.Параметры взаимодействия оптимизированы относительно экспериментально определенных данных радиуса инерции для множественных развернутых или внутренне неупорядоченных белков (IDP). Эти модели применяются к двум системам, которые подвергаются LLPS: домену низкой сложности РНК-связывающего белка FUS и DEAD-бокс-геликазному белку LAF-1. Мы разрабатываем новый метод моделирования для определения термодинамических фазовых диаграмм в зависимости от общей концентрации белка и температуры. Мы показываем, что модель способна фиксировать качественные изменения на фазовой диаграмме из-за фосфомиметических мутаций FUS и из-за наличия или отсутствия большого свернутого домена в LAF-1.Мы также исследуем влияние длины цепи или многовалентности на фазовую диаграмму и получаем результаты, согласующиеся с теорией Флори-Хаггинса для полимеров. Что наиболее важно, представленная здесь методология является гибкой, так что ее можно легко распространить на другие парные потенциалы, использовать с другими усовершенствованными методами отбора проб и может включать дополнительные функции для представляющих интерес биологических систем.

Информация об авторе

Жидкостное жидкофазное разделение (LLPS) белковых последовательностей низкой сложности стало важной темой исследований в связи с его актуальностью для безмембранных органелл и внутриклеточной компартментализации.Однако понимание LLPS на молекулярном уровне не может быть легко получено экспериментальными методами из-за сложности определения структурных свойств сборок белков с разделением на фазы и выбора подходящих мутаций. Здесь мы продвигаем крупнозернистую вычислительную структуру для доступа к процессу разделения фаз в длительном масштабе времени и для получения молекулярных деталей LLPS в сочетании с современными усовершенствованными методами отбора проб. Мы можем качественно зафиксировать изменения фазовой диаграммы из-за конкретных мутаций, включения свернутого домена и вариации длины цепи.Как мы демонстрируем, модель является гибкой и может использоваться с различными функциями потенциальной энергии, основанными на знаниях. Мы ожидаем широкого применения представленной структуры для продвижения нашего понимания образования жидко-подобных белковых ансамблей.

Образец цитирования: Dignon GL, Zheng W, Kim YC, Best RB, Mittal J (2018) Детерминанты последовательности поведения фазы белка из крупнозернистой модели. PLoS Comput Biol 14 (1):
e1005941.

https: // doi.org / 10.1371 / journal.pcbi.1005941

Редактор: Янай Офран,
Университет Бар-Илан, ИЗРАИЛЬ

Поступила: 09.08.2017; Одобрена: 23 декабря 2017 г .; Опубликовано: 24 января 2018 г.

Это статья в открытом доступе, свободная от всех авторских прав, и ее можно свободно воспроизводить, распространять, передавать, изменять, строить или иным образом использовать в любых законных целях. Работа сделана доступной по лицензии Creative Commons CC0 как общественное достояние.

Доступность данных: Все соответствующие данные находятся в документе и его файлах с вспомогательной информацией.

Финансирование: Это исследование поддержано Министерством энергетики США (DOE), Управлением науки, фундаментальных энергетических наук (BES) в рамках премии DE-SC0013979. В этом исследовании использовались ресурсы Национального вычислительного центра энергетических исследований, Управления науки Министерства энергетики США, поддерживаемого в соответствии с Контрактом № DE-AC02-05Ch21231. Использование высокопроизводительных вычислительных возможностей среды Extreme Science and Engineering Discovery Environment (XSEDE), которая поддерживается Национальным научным фондом, проект №TG-MCB120014, также выражаем признательность. R.B. и W.Z. были поддержаны Программой внутренних исследований Национального института диабета, болезней органов пищеварения и почек Национального института здоровья. В этой работе использовались вычислительные ресурсы кластера NIH HPC Biowulf (http://hpc.nih.gov). Финансирующие организации не играли никакой роли в дизайне исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.

Конкурирующие интересы: Авторы заявили об отсутствии конкурирующих интересов.

Введение

Внутриклеточная компартментализация необходима для нормальной физиологической активности. Обычно это достигается путем выделения липидными мембранами или везикулами, но также может быть достигнуто без использования мембраны через безмембранные органеллы [1–3]. Эти органеллы включают процессирующие тела [4], стрессовые гранулы [3, 5-7] и зародышевые гранулы [8, 9] в цитоплазме, а также ядрышки [10] и ядерные спеклы [11] в ядре. Недавно было установлено, что многие из этих безмембранных органелл можно описать как фазово-разделенные жидкоподобные капли [8, 12].Процесс разделения фаз жидкость-жидкость (LLPS) позволяет этим органеллам спонтанно объединяться и диспергироваться и важен для многих биологических функций, таких как реакция на тепловой шок и другие формы стресса [6, 13, 14], репарация ДНК [ 15, 16], регуляция экспрессии генов [17, 18], клеточная передача сигналов [3, 19] и многие другие функции, требующие пространственной организации и биохимической регуляции [10, 20–22]. LLPS также считается предшественником образования гидрогелей [23] и фибриллярных агрегатов [7, 15], что указывает на возможное значение для патогенеза многих заболеваний, включая боковой амиотрофический склероз (БАС) и лобно-височную деменцию (FTD) [15, 24].

Экспериментальные исследования охарактеризовали различные свойства биологических LLPS и показали, что многие системы имеют несколько общих характеристик. Во-первых, процессы образования и растворения могут регулироваться клеточной средой, такой как изменения температуры, pH и концентрации соли [25], посттрансляционной модификацией, такой как фосфорилирование [19, 26], и смешиванием с другими биомолекулами, такими как белки [27], РНК [28–30] и АТФ [2, 30]. Во-вторых, концентрированная фаза обладает жидкоподобными свойствами, включая плавление, капание, смачивание [25] и созревание по Оствальду [28], а ее вязкость обычно на несколько порядков выше, чем у воды [2, 8, 25].В-третьих, LLPS обычно управляется или модулируется низко сложными (LC) внутренне неупорядоченными регионами (IDR) белковой последовательности [6, 25, 31], предполагая сходство с хорошо охарактеризованным LLPS полимерных смесей [32]. Следует отметить, что неупорядоченный домен не является необходимым для возникновения LLPS [14], и действительно, как известно, LLPS возникает для свернутых белков во время кристаллизации или очистки [33]. Сложенные домены вместе с IDR также могут модулировать свойства LLPS [34]. Наконец, некоторые белки, участвующие в процессе LLPS, также способны образовывать фибриллярные структуры [7, 15], предполагая возможную связь между жидкоподобными состояниями капель и твердых фибрилл.Однако понимание LLPS на молекулярном уровне не может быть легко получено экспериментальными методами из-за сложности получения структурных свойств даже в концентрированной фазе [6] и громоздкого процесса скрининга мутаций [35].

Ряд недавних теоретических исследований и имитационных исследований посвящен разделению фаз белков. Джейкобс и Френкель использовали моделирование методом Монте-Карло для изучения многокомпонентного фазового разделения и обнаружили, что фазовая граница очень чувствительна к межмолекулярным взаимодействиям, но в меньшей степени зависит от количества компонентов в системе [36].Лин и Чан применили приближение случайных фаз для рассмотрения электростатических взаимодействий [37] и теорию Флори-Хаггинса для смешивания энтропии и других взаимодействий. Они смогли уловить специфичность последовательности заряженных аминокислот и обнаружили, что зависимость фазовой границы IDP Ddx4 от концентрации соли можно объяснить, рассматривая в их модели только электростатический скрининг [38]. Было также обнаружено, что радиус вращения мономера ( R _g) коррелирует с соответствующей критической температурой как в теоретической работе [39], так и в эксперименте [14].Это подтверждает гипотезу о том, что фундаментальные принципы физики полимеров могут быть использованы для понимания LLPS [40]. Однако вычислительная структура, способная фиксировать общую специфичность последовательности, включая как гидрофобные, так и электростатические взаимодействия, а также молекулярные детали как внутри-, так и межмолекулярных взаимодействий, все еще отсутствует. Полноатомное моделирование имеет потенциал для решения обеих задач [41, 42] с использованием силовых полей, подходящих для внутренне неупорядоченных белков (IDP) [43, 44].Такое силовое поле недавно было применено для изучения мономерных свойств TDP-43, который, как известно, подвергается LLPS [45]. Однако вычислительная эффективность накладывает ограничения на использование полностью атомарного представления для прямого моделирования LLPS. Даже использование крупномасштабного моделирования требует хорошо разработанных методов отбора проб для преодоления разрыва энтальпии между двумя фазами [46, 47].

В этой работе мы представляем общую вычислительную структуру для изучения LLPS, сочетающую потенциал на основе остатков, способный улавливать взаимодействия, специфичные для последовательности, и метод моделирования плиты, способный достичь сходимости для свойств фазового перехода, включая критическую температуру и концентрацию белка в разбавленных и концентрированные фазы.Чтобы продемонстрировать возможности модели, мы выбрали два модельных белка: LC-домен РНК-связывающего белка, Fused in Sarcoma (FUS), и DEAD-бокс-геликазный белок, LAF-1, оба из которых способны фазировать раздельно in vitro и in vivo [6, 15, 25]. Было показано, что мутации FUS имеют большое значение для патогенеза БАС [48, 49] и проявляют способность изменять кинетику как образования капель, так и агрегации в фибриллы [15]. Кроме того, как полноразмерный, так и неупорядоченный домен фазы LAF-1 разделяются in vitro [25], что позволяет нам исследовать влияние большого жесткого домена на поведение LLPS.

Рукопись организована следующим образом. Во-первых, мы представляем нашу вычислительную структуру, включая крупнозернистый потенциал, метод выборки и обработку свернутых белков в моделировании. Затем мы представляем применение метода с использованием двух модельных систем. Для первой системы мы показываем сравнение фазовых диаграмм для FUS дикого типа (WT) и набора мутантов, и что они качественно согласуются с недавними экспериментальными измерениями. Для второго мы демонстрируем, как включение свернутой области изменяет фазовую диаграмму LAF-1.И в FUS, и в LAF-1 мы демонстрируем гибкость структуры, предоставляя результаты для двух различных крупнозернистых потенциалов. Наконец, мы исследуем зависимость фазовой диаграммы от длины цепи, тесно связанную с эффектом «многовалентности», часто обсуждаемым в контексте LLPS.

Методы

Разработка крупнозернистой модели

Полноатомное моделирование не может достичь масштабов времени, необходимых для изучения разделения фаз с использованием современных вычислительных аппаратных ресурсов и методов выборки.Поэтому мы вводим крупнозернистое представление белка, в котором каждый остаток представлен как отдельная частица (рис. 1а). Модель учитывает химические свойства 20 встречающихся в природе аминокислот, перечисленных в таблице S1, что делает ее специфичной для последовательности. Функция потенциальной энергии содержит элементы связанного, электростатического и короткодействующего парного взаимодействия. Связанные взаимодействия моделируются гармоническим потенциалом с жесткостью пружины 10 кДж / Å ² и длиной связи 3.8 Å. Электростатические взаимодействия моделируются с использованием кулоновского члена с электростатическим экранированием Дебая-Хюккеля [50] для учета концентрации соли, имеющей функциональную форму:
(1)
где κ — дебаевская длина экранирования, а D = 80 — диэлектрическая проницаемость среды растворителя (воды). Для всех симуляций, для которых генерируются фазовые диаграммы, используется дебаевская длина экранирования 1 нм, соответствующая ионной силе приблизительно 100 мМ. При определении R _г для IDP из литературы, ионная сила устанавливается в соответствии с экспериментальными результатами, как указано в (Таблица S2).Короткодействующий парный потенциал учитывает взаимодействия белок-белок и белок-растворитель. Здесь мы ввели две разные модели: первая основана на гидрофобности аминокислот [51, 52] и использует функциональную форму, введенную Эшбо и Хэтчем [53]; второй основан на потенциале Миядзавы-Джернингана [54] с параметризованной функциональной формой, взятой у Кима и Хаммера [55].

Рис. 1. Схема двух основанных на знаниях потенциалов, используемых для парных короткодействующих взаимодействий.

а) Каждая аминокислота рассматривается как отдельная частица. b, c) Функциональная форма потенциальной энергии для моделей HPS и KH при разной силе взаимодействия, построенная с постоянным значением σ , равным 6 Å. г) Корреляция между силой взаимодействия аминокислот (Σ _i ϵ _ij) в модели KH и гидрофобностью ( λ _i) в модели HPS, окрашенной боковой цепью свойства аминокислот (т.е., красный для заряженных, синий для полярных, зеленый для гидрофобных и желтый для других аминокислот). e, f) Параметры парного взаимодействия, используемые в моделях HPS и KH, показаны на цветных картах, где синий цвет является наиболее отталкивающим взаимодействием, а красный — наиболее привлекательным.

https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1005941.g001

Модель шкалы гидрофобности (HPS).

Первая модель использует шкалу гидрофобности из литературы [52] для описания эффективных взаимодействий между аминокислотами.Для использования в крупнозернистой модели атомная шкала сначала суммируется для получения шкалы остатков, а затем масштабируется до диапазона от 0 до 1. Можно найти значения гидрофобности λ , используемые для 20 аминокислот. в таблице S1 и данных S1. Среднее арифметическое установлено как правило комбинации как для парных взаимодействий λ между двумя аминокислотами, так и для размера σ (данные S2) аминокислот (т. Е. Шкала гидрофобности λ _{i , j} = ( λ _i + λ _j) / 2 и размер аминокислоты σ _{i , j} = ( σ _i + σ _j) / 2).Объединенные силы парного взаимодействия для каждой пары аминокислот показаны на рис. 1e. Функциональная форма Эшбо-Хэтча [53], которая ранее применялась для изучения неупорядоченных белков [56], позволяет масштабировать привлекательность взаимодействий на λ (рис. 1b) и описывается следующим образом:
(2)
в котором Φ _LJ — стандартный потенциал Леннарда-Джонса
(3)

Парный потенциал наименее гидрофобной аминокислоты при значении 0 λ состоит только из отталкивающего члена, что делает его эквивалентным функциональной форме Уикса-Чандлера-Андерсена [57].Модель содержит один свободный параметр ϵ , который определяет абсолютную шкалу энергии короткодействующих взаимодействий и устанавливается постоянным для всех пар. Чтобы определить оптимальное значение ϵ , было рассчитано R _g для набора IDP (таблица S2) с использованием нашей модели и проведено сравнение с доступными экспериментальными данными R _g. Получение точных оценок R _g из экспериментальных данных FRET и SAXS требует некоторой осторожности, как недавно было отмечено [58–61].Поскольку FRET исследует межмолекулярное расстояние между парами, вывод R _g требует предположения о лежащей в основе модели полимера с известным распределением парных расстояний и связанным с ним R _g. Было показано, что обычно используемая модель гауссовой цепи достаточно хорошо работает для IDP в отсутствие химических денатурантов, но она разрушается при добавлении таких денатурантов [58, 62]. Это связано с тем, что коэффициент масштабирования полимера ν ≈ 1/2 для IDP без присутствующих денатурантов, так что гауссова цепь является разумным приближением для условий отсутствия денатуранта, которые нас интересуют.Мы получили R _g, используя модель гауссовой цепи с поправкой на краситель 9 остатков, как описано ранее [59, 63]. Для SAXS анализ Гинье является сложной задачей, поскольку аппроксимация действительна только для небольшого диапазона q , где данные имеют тенденцию быть зашумленными; при подборе большего диапазона углов рассеяния он имеет тенденцию занижать R _g [58]. Правильная обработка данных SAXS требует модели, которая также может соответствовать данным под более широким углом [58–60, 64].Несмотря на ограничения используемого в настоящее время набора данных, мы ожидаем, что систематические ошибки, вносимые методами анализа данных, все же существенно меньше, чем отклонение соответствия от эксперимента. Однако более тонкая оптимизация модели может потребовать более точного анализа экспериментальных данных FRET и SAXS.

Фиг.2 и S1 Фиг показывают, что 0,2 дает наибольшее сходство с экспериментальным размером этих развернутых белков. Чтобы проверить, может ли модель отражать степень коллапса для свернутых и неупорядоченных последовательностей, мы сгенерировали 131 последовательность из 100 аминокислот со свойствами, охватывающими широкий диапазон значений чистого заряда и гидрофобности, и определили R _г из моделирования.На рис. 3 мы представляем R _g этих последовательностей на графике типа Уверского [65] и на графике типа Паппу [66], которые широко используются для характеристики свойств последовательностей белков. R _g наблюдаются значения в диапазоне от 1,5 до 6,0 нм, и прогнозы хороши для встречающихся в природе тестовых последовательностей. Большие значения R _g, полученные для некоторых синтетических последовательностей, выходят за пределы диапазона, наблюдаемого для природных последовательностей на фиг. 2, однако это связано с тем, что крайние синтетические последовательности по существу являются полиэлектролитами, которые в природе встречаются редко.Хотя у нас нет экспериментальных данных для таких последовательностей, мы отмечаем, что модель по-прежнему дает точные прогнозы для наиболее заряженного белка в нашем наборе данных, Протимозина α -N (таблица S2c), который имеет чистый заряд -43 ( -0,384 на остаток), средняя гидрофобность 0,555 и R _g 2,87 нм. Ясно, что модель HPS описывает известные особенности последовательности неупорядоченных белков, то есть небольшой средний масштаб гидрофобности и большой средний суммарный заряд.График Уверского на рис. 3 показывает корреляцию R _г как с гидрофобностью, так и со средним зарядом на остаток, как показано в эксперименте [63]. Похоже, что корреляция сильнее с чистым зарядом, в то время как оба фактора коррелировали с показателями масштабирования в более ранней работе [63]. Отчасти это связано с тем, что выбранные нами последовательности охватывают более широкий диапазон зарядов, а также потому, что заряд и гидрофобность коррелируют в естественных последовательностях, что затрудняет разделение их соответствующих вкладов.Даже в этом случае корреляция с зарядом в эксперименте оказывается лучше [63].

Рис. 2. Параметризация крупнозернистых моделей: Сравнение между радиусами вращения различных внутренне неупорядоченных белков из эксперимента и моделирования с оптимальными параметрами.

https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1005941.g002

Рис. 3. Произвольно сгенерированные последовательности из 100 аминокислот следуют общим тенденциям, ожидаемым от графика типа Уверского (слева) и графика типа Паппу (справа).

Оси: средняя гидрофобность на остаток 〈 h 〉, средний чистый заряд на остаток, 〈 q 〉 и доли положительно f ₊ и отрицательно f _— заряженных остатков. Для обоих графиков цвет представляет собой среднее значение R _g, а контурные линии расположены через каждые 0,25 нм. Расположение каждой тестируемой последовательности показано фиолетовым ромбом.

https://doi.org/10.1371 / journal.pcbi.1005941.g003

Модель

Kim-Hummer (KH).

Другая модель для короткодействующих взаимодействий была ранее разработана и параметризована Кимом и Хаммером для описания белок-белковых взаимодействий с использованием различных экспериментальных данных, включая осмотический второй вириальный коэффициент лизоцима и аффинность связывания убиквитина с CUE. комплекс [55]. Потенциальная функция, которую они использовали, может быть выражена через потенциальную функцию Эшбо-Хэтча (уравнения 2 и 3), где
(4)
и
(5) ϵ _MJ получено из статистического контактного потенциала Миядзавы-Джернингана [54].Что касается выбора α и ϵ ₀, исходная литература определяет шесть наборов параметров, различающихся обработкой взаимодействий с участием скрытых остатков. Здесь мы используем набор параметров D ( α = 0,228 и ϵ ₀ = −1,00 ккал / моль, таблица S3, данные S3) для IDR, который дает разумную оценку R _г для список IDP (рис.2) и набор параметров A ( α = 0,159 и ϵ ₀ = −1.36 ккал / моль, таблица S4, данные S4) для геликазного домена, который был параметризован для взаимодействий между свернутыми белками [55]. Корреляция между параметрами моделей HPS и KH для IDR показана на рис. 1d. Мы повторяем анализ, ранее проведенный с моделью HPS на том же наборе 100-меров (S2, рис.), Чтобы получить дополнительное представление о том, как эти две модели сравниваются в отношении относительной силы взаимодействия гидрофобных и электростатических взаимодействий. Силы притяжения и отталкивания сильнее в модели KH, чем в HPS, таким образом, существует более сильная зависимость R _g от гидрофобности, особенно для последовательностей с низким зарядом.

Структура моделирования

Плитный метод.

Для определения фазовой диаграммы неупорядоченных белков мы используем метод [46, 67], в котором фаза с высокой плотностью (концентрированная) с поверхностью, перпендикулярной к z , моделируется в равновесии с низкой -плотность (разбавленная) фаза, как показано на фиг. 4c, S1 и S2 Movies. Это позволяет определять равновесную плотность (или концентрацию) белков в каждой фазе и, следовательно, критическую температуру, как более подробно описано ниже.Это начальное уравновешивание проводится в течение 100 нс в ансамбле NPT, начиная с дисперсной фазы белковых цепей с периодическими граничными условиями при 150 К, поддерживаемых термостатом Ланжевена с коэффициентом трения 1 пс ^-1 и 1 бар. поддерживается баростатом Парринелло-Рахмана [68]. Для всех расчетов используется временной шаг 10 фс. Размер блока сначала масштабируется примерно до 15 нм (25 нм для полной длины LAF-1) для осей x и y , а затем уравновешивается по оси z с использованием связи анизотропного давления.В зависимости от интересующего белка и парного потенциала длина оси z может варьироваться. Размеры x — и y — были установлены на 15 нм, что достаточно для предотвращения взаимодействия большинства цепей (> 99% по оценкам модели случайной катушки для цепи из 170 остатков) с их периодическими изображениями. . Затем размер коробки z был увеличен до 280 нм (примерно в 20 раз больше, чем исходный размер коробки z). Затем моделирование проводится при нескольких температурах в течение ∼5 μ с с использованием постоянной температуры и объема с термостатом Ланжевена с коэффициентом трения 0.01 пс ^-1. Температура постепенно повышается от 150 K до заданной в течение первых 100 нс. Следующие 1 μ с моделирования отбрасываются как уравновешивание, а остаток (не менее 4 μ с) используется для дальнейшего анализа. Моделирование проводилось с использованием программных пакетов LAMMPS [69] и HOOMD-Blue v2.1.5 [70], чтобы извлечь выгоду из ресурсов ЦП и ГП.

Рис. 4. Метод отбора проб сляба и типичные конфигурации в различных областях фазовой диаграммы для FUS WT.

a) Профиль плотности плиты FUS WT при наборе температур, когда сосуществуют две фазы. График необработанной плотности очень симметричен, что свидетельствует о хорошей сходимости моделирования. б) Фазовая диаграмма FUS WT, полученная из профиля плотности. c) Типичные конфигурации моделирования плиты FUS при различных температурах.

https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1005941.g004

Мы предприняли несколько мер, чтобы убедиться, что исходная конфигурация, размер системы и количество шагов достаточны для получения хорошо сходящихся термодинамических свойств системы.Во-первых, мы обнаруживаем, что моделирование, начинающееся с полностью диспергированной конфигурации, в которой цепочки расположены далеко друг от друга, но с одинаковой геометрией периодического ящика, в конечном итоге сливаются, образуя концентрированную фазу и генерируя аналогичный профиль плотности (после 4 μ с) к моделированию, начиная с плоской начальной конфигурации (S3 Рис). Следовательно, начальная конфигурация в виде плиты сокращает продолжительность моделирования, необходимую для сходимости. Во-вторых, мы не видим количественной разницы в результатах между двумя половинами моделирования 10 μ с (S4 Рис.), Предполагая, что 5 μ с достаточно для сходимости системы.В-третьих, мы также обнаружили, что система со 100 цепями из 163 остатков FUS достаточно велика, чтобы избежать эффектов конечного размера, поскольку результаты идентичны результатам аналогичного набора моделирования, содержащего 200 цепей (S5 фиг.).

Профиль плотности плиты.

Чтобы определить профиль плотности вдоль z , мы сначала центрируем траекторию на плите для каждого кадра. Плита определяется как кластер с наибольшим количеством цепей. Кластеризация проводилась в соответствии с расстоянием до центра масс между парами цепочек, где цепи с расстояниями до центра масс менее 5 нм считаются находящимися в одном кластере, за исключением полноразмерного LAF-1, с которым мы используем отсечение 7 нм за счет большего размера.Затем создается профиль плотности вдоль z , как показано на Рис. 4a и S6a Рис. Если происходит разделение фаз, мы получаем концентрацию белка в разбавленной и концентрированной фазах ( ρ _L или ρ _H) с использованием средних концентраций при | z | > 50 нм или | z | <5 нм соответственно. Концентрация белка указывается в мг / мл.

Фазовая диаграмма.

Критическая температура T _c может быть получена путем подгонки
(6)
где β — критический показатель, равный 0.325 (класс универсальности 3D-модели Изинга [71]) и . — специфичный для белка подгоночный параметр. Чтобы соответствовать этому уравнению, необходимо использовать определенный диапазон температур. Минимальная температура фитинга, T ₁, выбрана как самая низкая температура, где ρ _L не равно нулю. Максимальная температура фитинга T ₂ должна быть ниже критической температуры, поскольку уравнение 6 может описывать только поведение ниже T _c (S6c Рис.).Чтобы определить оптимальное значение для T ₂, мы вычисляем относительную погрешность T при подборе T как функцию ρ _H — ρ _L с использованием другого теста значения T ₂. Эта ошибка будет большой, если T ₂ больше T _c (S6d Рис.). Затем мы можем получить типичную фазовую диаграмму, показанную на рис. 4b и S6b, рис. ρ _L и ρ _H, когда T < T _c определяются путем усреднения различных областей профиля плотности сляба, как описано выше, а T _c и соответствующие ρ _c получены из уравнения 6 (S6c Рис.).На рис. 4c показаны визуализации различных состояний сосуществования, полученные в результате моделирования. Когда система превышает T _c, пластина испаряется до сверхкритического раствора белка. Когда температура ниже T _c, мы видим сосуществование двух фаз: одна фаза со свободными мономерами, а другая со многими белками в конденсированной, подобной жидкости сборке. Количество свободных мономеров уменьшается с понижением температуры до концентраций, сравнимых с концентрацией белка в разбавленной фазе, наблюдаемой экспериментально [6, 25].Критические температуры для всех последовательностей, представленных в этой работе, перечислены в таблице S5.

Мы также согласовали нашу смоделированную фазовую диаграмму с теорией Флори-Хаггинса [72, 73], используя уравнение. S11 ссылки [74]. В оригинальной литературе использовались три подгоночных параметра [74]: A и B — это независимые от температуры и зависимые члены в силе взаимодействия χ , тогда как ρ — это плотность белка. Мы ожидаем, что в нашем крупномасштабном моделировании энтропийный вклад в χ будет незначительным.Действительно, мы обнаруживаем, что если мы допускаем три подгоночных параметра, A обычно на один или два порядка меньше, чем B / T . Поэтому, чтобы повысить надежность подгонки, мы устанавливаем A равным нулю и используем только два свободных параметра: B и ρ . Мы перечисляем и χ , рассчитанные из B каждой последовательности в таблице S6.

Моделирование со свернутой областью.

Белки, которые подвергаются LLPS, обычно содержат несколько доменов, включая как свернутые, так и неупорядоченные домены [75].Недавно Riback et al. обнаружили, что поли (A) -связывающий белок Pab1 проявляет поведение LLPS в отсутствие его неупорядоченного домена, но не в отсутствие свернутых доменов [14], вопреки представлению о том, что внутренний беспорядок необходим для разделения фаз. Поскольку как внутренне неупорядоченные, так и свернутые домены могут образовывать благоприятные межмолекулярные взаимодействия, стабилизирующие фазу с высокой плотностью, вполне естественно, что они оба могут вносить вклад в поведение LLPS, и вклады могут быть разными от белка к белку.Мы используем полноразмерный LAF-1, который содержит свернутый домен и два неупорядоченных домена, в качестве тестового примера, чтобы увидеть, как предлагаемый каркас будет вмещать свернутые белки.

Структура свернутого домена (геликазы) LAF-1 еще не решена, поэтому мы использовали моделирование гомологии и пакет Modeller v9.17 [76], чтобы встроить последовательность геликазы LAF-1 в ее гомолог с решенным кристаллическая структура, VASA [77] (S7 рис.).

Здесь мы используем модель KH с набором параметров A ( α = 0.159 и ϵ ₀ = -1,36 ккал / моль) для всех взаимодействий, включающих домен геликазы, и набор параметров D для неупорядоченных-неупорядоченных взаимодействий, как и раньше. Причина этого в том, что потенциал 12-6 позволяет скрытым остаткам вносить значительный вклад в энергию связывания свернутых доменов, что будет иметь более сильное влияние на аффинность, чем специфичность взаимодействий. Модель Модель параметризована, включая такие взаимодействия для свернутых белков, и поэтому подходит для использования в нашей модели при описании взаимодействий с участием свернутых белков.Модель D была параметризована с использованием критерия скрининга для уменьшения эффекта скрытых остатков и, следовательно, подходит для описания взаимодействий между неупорядоченными областями, где все остатки по существу полностью экспонированы. Универсальный набор параметров потребует другой функциональной формы.

При моделировании структуры складчатой области мы рассматриваем геликазу как твердое тело (например, команда «fix жесткое» в LAMMPS или команда «md.constrain.rigid» в HOOMD-Blue) в моделировании так, чтобы структура свернутого домена сохраняется.Взаимодействиями между остатками внутри одного твердого тела пренебрегают. Масса твердого тела масштабируется до 0,5% от исходной массы, чтобы ускорить динамику твердого тела. При вычислении плотности свернутой области масса уменьшается, чтобы соответствовать массе исходной свернутой области со всеми остатками. Сложенная область в принципе также может быть смоделирована с использованием гармонических ограничений вместо жестких ограничений, что обеспечит дополнительную гибкость. Однако есть явное преимущество использования динамики твердого тела с точки зрения вычислительной эффективности.

Результаты

Фазовое разделение FUS и его фосфомиметических мутантов

В качестве первого приложения нашей модели к LLPS мы используем прионоподобный LC домен белка FUS (FUS-LC), которого достаточно для индукции LLPS in vitro в отсутствие других биомолекул [15]. FUS-LC — идеальная система для проверки нашей модели, поскольку она полностью разупорядочена и показывает очень низкое содержание вторичной структуры [6]. Последовательность в значительной степени незаряжена, всего лишь 2 анионных остатка аспартата в 163 аминокислотной последовательности.Чтобы проверить эффекты, специфичные для последовательности, мы провели моделирование для нескольких различных вариантов пептида FUS-LC, дикого типа и четырех фосфорномиметических мутантов, в которых набор из 12 естественно фосфорилированных остатков треонина или серина мутирован в глутамат. [78] Первым из этих мутантов является мутант 12E, который содержит все 12 глутаматных замен и не подвергается LLPS в условиях, аналогичных FUS WT [79]. Мы дополнительно тестируем мутант 6E, описанный в той же работе [79], и две разработанные вариации мутанта 6E, названные 6E ‘и 6E *, которые увеличивают и минимизируют, соответственно, кластеризацию заряженных остатков в последовательности при ограничениях сохранения аминокислотный состав 6E и мутации только в естественных сайтах фосфорилирования.[80]

Используя метод плиты, мы определяем диапазон температур, при котором моделируемые цепи FUS разделяются на две фазы, и рассчитываем кривую сосуществования с использованием моделей HPS и KH. Концентрация разбавленной фазы дает прогнозируемую критическую концентрацию / концентрацию насыщения белка, при превышении которой он начнет образовывать капли в растворе. Концентрация разбавленной фазы составляет порядка 0,1-10 мг / мл в испытанном диапазоне температур, что соответствует типичным концентрациям, используемым для наблюдения за разделением фаз FUS WT in vitro [6] (~ 1-5 мг / мл).Мы обнаружили, что критическая температура различается между двумя моделями FUS WT. Однако кривые сосуществования и фазовые диаграммы качественно подобны (S8a фиг.), Как и карты межмолекулярных контактов (S9 фиг.).

Чтобы оценить влияние фосфомиметических мутаций, мы определяем фазовую диаграмму для FUS WT, 6E, 6E ’, 6E * и 12E с использованием модели HPS (рис. 5). Фаза мутанта 12E отделяется при гораздо более низкой температуре, причем критическая температура ниже, чем даже самая низкая температура, при которой мы можем наблюдать сосуществование двух фаз для FUS WT (из-за недопустимо малой концентрации фазы с низкой плотностью).Это согласуется с экспериментальным наблюдением, что FUS 12E не разделяет фазы в отличие от FUS WT при аналогичных условиях [79]. Все мутанты 6E находятся между двумя крайними случаями и имеют почти идентичные фазовые диаграммы. Хотя разница всего в 6 аминокислот приводит к значительному изменению способности к разделению фаз по сравнению с диким типом, перестройка этих мутаций не дает такого эффекта. Однако эти мутации были выполнены при очень строгих ограничениях, которые не позволяют сильно изменять степень кластеризации зарядов.Мы также вычисляем межцепочечные контакты, определяемые как две аминокислоты разных цепей в пределах 2 ^1/6 σ _ij друг от друга. Нет никаких специфических контактов, сформированных ни в одном из случаев (S9 фиг.), Что позволяет предположить, что LLPS FUS WT не управляется специфической областью внутри белковой последовательности. Однако при сравнении различных мутантов 6E при одной и той же температуре, степень взаимодействия различных участков пептида сильно зависит (S10 фиг.).Это показывает, что, несмотря на почти идентичные фазовые диаграммы, взаимодействия, участвующие в фазовом разделении, могут различаться. Средняя сила взаимодействия на остаток × также может быть получена путем подгонки фазовой диаграммы к теории Флори-Хаггинса [72, 73], как показано на рис. S11. 0,325 ккал / моль с увеличением количества фосфомиметических мутаций (таблица S6).

Для дальнейшей проверки жидкоподобной природы концентрированной фазы мы вычисляем среднеквадратичное смещение (MSD) как функцию времени, используя моделирование NVT для WT, 6E и 12E при 500 мг / мл (S12 рис., S3 Movie).Для каждого имеется линейная область с ненулевым наклоном, что свидетельствует о том, что концентрированная фаза является жидкой, а не твердым агрегатом. Коэффициент диффузии из подгонки линейной области составляет ∼3×10 ⁻⁶ см ² / с, что на три порядка величины больше, чем измерено в эксперименте (4×10 ⁻⁹ см ² / с [6]), как и можно ожидать от крупномасштабного моделирования и поскольку мы используем динамику Ланжевена с низким коэффициентом трения. Наконец, мы проверяем радиус вращения мономера как в разбавленной, так и в концентрированной фазе и обнаруживаем, что цепи в концентрированной фазе обычно более протяженные, чем в разбавленной фазе (S13, рис.).

Разделение фаз IDR и полноразмерного LAF-1

Затем мы применяем нашу модель к DEAD-бокс-геликазному белку, LAF-1, который, как было показано, разделяется на фазы как его IDR, так и как полноразмерный, включая свернутый домен из 437 остатков, in vitro [25]. Чтобы проверить эффект включения свернутых доменов, были смоделированы три варианта последовательностей LAF-1, включая N-концевой IDR LAF-1, домен геликазы и полноразмерный LAF-1 с IDR и свернутым доменом как а также прионоподобный C-концевой домен, который также неупорядочен.Последовательность IDR имеет такую же длину, что и FUS, но содержит большую долю заряженных аминокислот (∼26%) по сравнению с FUS WT (∼1%) и FUS 12E (∼9%), и включает как притягивающие, так и отталкивающие электростатические взаимодействия. Для LAF-1 IDR мы моделировали фазовую диаграмму с моделями KH и HPS. Как и в случае с FUS WT, фазовые диаграммы двух моделей качественно похожи (S8b Рис.).

На рис. 6 мы сравниваем фазовые диаграммы полной длины и IDR области LAF-1.Фазовая диаграмма для полноразмерного белка смещена в сторону более высоких температур и предполагает меньшую концентрацию насыщения по сравнению с одним IDR LAF-1 при той же температуре. Результаты только для геликазного домена также ясно показывают разделение фаз (S14, фиг.). Экспериментальная фазовая граница в ~ 120 мМ NaCl составляет ~ 0,05 мг / мл для полноразмерного LAF-1, но ~ 0,4 мг / мл для изолированного IDR [25]. Несмотря на то, что мы не можем точно оценить низкие концентрации белка в разбавленной фазе, чтобы количественно сравнить с экспериментальными значениями, мы действительно наблюдаем увеличение концентрации насыщения при добавлении свернутого домена, что было замечено экспериментально.Следует отметить, что концентрации, полученные из фазы с высокой плотностью, намного выше, чем недавно оцененные Wei et al. [81], однако они вполне сопоставимы с измеренными Brady et al. для аналогичного белка DEAD-Box Helicase Ddx4 [74]. Подгоняя фазовую диаграмму к теории Флори-Хаггинса, мы получаем среднюю силу взаимодействия на остаток, × , для IDR LAF-1 (S8 рис.). χ составляет 0,270 ккал / моль для модели KH и 0,298 ккал / моль для модели HPS, что сравнимо с 0.3 ккал / моль получено из экспериментальных данных Ddx4 [74].

Причина изменения критической температуры при включении свернутого домена, вероятно, двоякая. Во-первых, свернутый домен содержит больше гидрофобных остатков со средней гидрофобностью 0,664 (0,579 для поверхностных остатков) в отличие от 0,520 для IDR LAF-1 (таблица S1), что усиливает межмолекулярное притяжение. Кроме того, обеспечение большего количества сайтов взаимодействия на цепь обычно способствует более высокой критической температуре, потому что может быть образовано больше взаимодействий с меньшей потерей энтропии, эффект, обычно называемый многовалентностью [35].Влияние многовалентности на сосуществование фаз будет подробно исследовано в следующем разделе.

В концентрированной фазе мы также исследуем межмолекулярные контакты на рис. 7. В отличие от случая FUS, вдоль последовательности есть области, где имеется относительно высокая склонность к образованию контактов (остатки с 21 по 28, RYVPPHLR) и (остатки С 13 по 18, НААЛНР). Эти области присутствуют как в IDR с моделью KH и HPS (рис. 7a и 7b), так и в полноразмерном белке (рис. 7c).Центральная область этих двух сегментов состоит из незаряженных аминокислот, что свидетельствует о важности гидрофобных участков в последовательности даже с большой долей заряженных остатков. Как показано на 1D и 2D картах контактов (рис. 7a, 7c и 7d), структура и количество контактов в IDR выглядят одинаково как в IDR, так и в полномасштабном моделировании LAF-1. Это наблюдение также применимо к домену геликазы только в геликазе и полноразмерному моделированию LAF-1 (S16, рис.). Это предполагает, что ключевые остатки, способствующие образованию капель, одинаковы для неупорядоченного пептида со свернутым доменом и без него (фиг. 7d).Кроме того, неупорядоченная часть белка (включая как N-концевые, так и C-концевые неупорядоченные области) способствует большему количеству контактов, чем свернутый домен при моделировании полноразмерного LAF-1, что согласуется с экспериментальными наблюдениями, что неупорядоченная область LAF -1 — движущая сила LLPS [25]. Карта внутримолекулярных контактов в двух фазах (S17 фиг.) Поддерживает изменение R _g (S13 фиг.) В том смысле, что пептид имеет меньше контактов дальнего действия в концентрированной фазе, чем в разбавленной фазе.

Рис. 7. Количество межмолекулярных контактов на рамку для LAF-1 с разными моделями при 220K.

а) Карта контактов IDR LAF-1 с моделью KH. б) Карта контактов IDR LAF-1 с моделью HPS. в) Контактная карта полной длины LAF-1 с моделью KH. Черные прямоугольники иллюстрируют N-концевой IDR и свернутый домен. г) Количество межмолекулярных контактов на остаток на кадр для IDR LAF-1 с моделью KH (черный), IDR LAF-1 с моделью HPS (синий) и полноразмерного LAF-1 с моделью KH (красный).

https: // doi.org / 10.1371 / journal.pcbi.1005941.g007

Мы дополнительно рассчитываем среднеквадратичное смещение (MSD) как функцию времени для всех трех вариантов LAF-1 (т.е. IDR, геликазы и полной длины) с использованием моделирования NVT при концентрациях, предсказанных для конденсированной фазы при 210 К (фильмы S4, S5 и S6), чтобы увидеть, как различные области влияют на диффузию белка в концентрированной фазе. Для всех вариантов существует линейная область с ненулевым наклоном (S12, рис.), Что свидетельствует о жидкоподобном поведении.IDR имеет гораздо больший коэффициент диффузии, чем полноразмерный и геликазный домен LAF-1, что делает его наиболее мобильным из трех. Вероятно, это связано с его гибкостью, а также с более низкой концентрацией. Коэффициент диффузии для полноразмерного LAF-1 на порядок больше, чем у просто геликазного домена, что дополнительно подтверждает важность гибкой области для поддержания жидкоподобного поведения белков внутри капли.

Многовалентность IDR

Многовалентность оказалась важной для управления LLPS в экспериментальных исследованиях [20, 35], где белки с большим количеством повторяющихся единиц начинают образовывать капли при более низких концентрациях.Обычно многовалентность используется для описания определенного количества конкретных сайтов взаимодействия на молекулу. Для полимеров изначально существует большое количество возможных взаимодействий между молекулами, поэтому для хорошо перемешанных последовательностей специфические взаимодействия остаток с меньшей вероятностью будут играть роль в сборке. Тем не менее, увеличение длины цепи (для данного состава последовательностей) увеличит количество доступных сайтов взаимодействия на цепь и, таким образом, увеличит поливалентность системы.

Чтобы исследовать механизм такого поведения, мы используем модельную систему, в которой мы берем первые 40 остатков из FUS LC и делаем несколько повторяющихся единиц в форме [FUS40] _n, в которой n = 1, 2, 3, 4 и 5.Затем мы проводим несколько симуляций пластин для каждой из этих последовательностей, сохраняя постоянное общее количество атомов (см. Подробный размер системы в таблице S6). Фазовые диаграммы [FUS40] _n на фиг. 8a показывают, что фазовая граница смещается в сторону более высоких температур и более низких концентраций с увеличением длины цепи.

Рис. 8. Фазовое разделение усеченных фрагментов FUS разной длины.

а) Фазовая диаграмма для каждого пептида. Пунктирные линии показывают соответствие бинодали теории Флори-Хаггинса.б) Критическая температура. Пунктирными линиями показана подгонка с использованием отношения с префактором в качестве подгоночного параметра. в) Критическая концентрация. Пунктирными линиями показана подгонка с использованием отношения с префактором в качестве подгоночного параметра. Температуры масштабируются по критической температуре [FUS40] ₁. Соответствующие профили плотности сляба представлены на S18 Рис.

https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1005941.g008

Чтобы понять механизм такой зависимости, мы применяем теорию Флори-Хаггинса [72, 73], которая ранее использовалась для понимания разделения фаз IDP [ 9, 37, 38, 74], чтобы соответствовать свойствам фазового перехода, полученным с помощью моделирования молекулярной динамики при изменении длины цепи N .Если мы предположим, что каждая молекула растворителя занимает одну позицию в решетке, мы можем подогнать все пять фазовых диаграмм для цепей разной длины к бинодали теории Флори-Хаггинса, используя одинаковую среднюю силу взаимодействия на остаток × и плотность белка × (рис. 8а и таблица S6). Поскольку существует аналитическое решение для критической температуры и концентрации из теории Флори-Хаггинса: критическая температура и критическая концентрация, мы также можем подогнать наши смоделированные T _c и ρ _c в качестве функция длины цепи с помощью этих приближенных уравнений (принимая префактор в качестве подгоночного параметра), как показано на рис. 8b и 8c.Эти результаты позволяют предположить, что зависимость фазовой диаграммы от длины цепи может быть описана теорией Флори-Хаггинса. Термин, чувствительный к изменениям длины цепи, — это энтропия смешения на сегмент. С увеличением длины цепи энтропия смешения на сегмент уменьшается, и, следовательно, критическая температура увеличивается. Тогда было бы легче наблюдать LLPS с более длинной цепочкой при той же температуре в том смысле, что концентрация разбавленной фазы меньше, что согласуется с экспериментальными наблюдениями [20].

Этот фактор следует учитывать при внесении мутаций в белковые последовательности с целью понимания молекулярного происхождения LLPS: в целом, усечение или удлинение цепи будет неблагоприятным или благоприятным для LLPS, соответственно, независимо от эффектов, специфичных для последовательности. Аналогично, при разрезании более крупного белка на фрагменты, чтобы оценить вклад каждого в управление LLPS, в целом ожидается, что более длинные фрагменты смогут разделиться на фазы при более высокой температуре.

Обсуждение

Мы ввели общую структуру для проведения молекулярно-динамического моделирования LLPS, ведущего к белковым ансамблям, составляющим многие безмембранные органеллы. Грубое преобразование в аминокислотное разрешение дает доступ к масштабам длины и времени, необходимым для наблюдения этого явления и достижения конвергенции термодинамических наблюдаемых (т. Е. Фазовой диаграммы, критической температуры и концентрации белка в разбавленной и концентрированной фазах) при сохранении последовательности информация на уровне, что позволяет наблюдать изменения, вызванные мутациями в последовательности белка.Силовые поля, используемые в этой работе, основаны на ранее определенных, основанных на знаниях потенциалах, параметризованных для точного представления радиуса вращения неупорядоченных белков, но каркас также является гибким для включения других основанных на остатках потенциалов парного взаимодействия. Два силовых поля генерируют аналогичные карты межмолекулярных контактов в концентрированной фазе, предполагая, что описание слабых неспецифических взаимодействий в IDPs может быть легко получено с помощью различных моделей.

Мы протестировали каркас и два силовых поля с двумя модельными системами, которые претерпевают фазовое разделение in vitro, и получили фазовые диаграммы, таким образом, давая критическую температуру и концентрацию насыщения при проверенных температурах. Несмотря на простоту используемых в настоящее время потенциалов и тот факт, что они были оптимизированы исключительно на основе свойств мономерных белков, мы демонстрируем способность предсказывать, как различные возмущения в системе могут изменять LLPS.В случае FUS LC модель способна уловить экспериментально наблюдаемое изменение фазовой диаграммы при введении мутаций. В LAF-1 модель способна уловить экспериментально наблюдаемую разницу между фазовым разделением полноразмерных и усеченных неупорядоченных последовательностей. Мы также показываем, что включение неупорядоченных частей увеличивает диффузию LAF-1 в конденсированной фазе.

Мы также исследовали важную особенность LLPS, касающуюся зависимости фазового поведения от длины цепи, которая хорошо известна в физике полимеров и ранее наблюдалась в эксперименте [20].Мы показываем, что есть сдвиг вверх на фазовой диаграмме (температура-концентрация) с увеличением длины цепи. При данной температуре концентрация насыщения будет выше для более коротких цепей. И критическая температура, и концентрация хорошо согласуются с теорией Флори-Хаггинса и, следовательно, предполагают, что такое поведение можно объяснить относительной потерей энтропии. Имея это в виду, если фазовое поведение интересующего белка нельзя наблюдать in vitro, создание повторяющихся единиц может быть удобным способом сдвинуть фазовую диаграмму настолько, чтобы LLPS можно было наблюдать в более разумных экспериментальных условиях.Следует также учитывать этот эффект при изменении длины белка, например, His-меток или расщеплении определенного участка остатков, и о том, как изменение длины цепи может повлиять на сосуществование.

Кроме того, мы измеряем некоторые важные свойства белков в концентрированной фазе для двух модельных систем, такие как предрасположенность к межмолекулярным контактам, которые довольно сложно определить экспериментально. В случае FUS LC межмолекулярные контакты равномерно распределены по длине пептида, предполагая, что неспецифические гидрофобные взаимодействия в значительной степени ответственны за управление фазовым разделением.Для LAF-1 мы наблюдаем усиление межмолекулярных контактов в определенной области (остатки 21-28), в основном состоящих из гидрофобных аминокислот, предполагая, что, хотя LAF-1 содержит 26% заряженных остатков, гидрофобные взаимодействия по-прежнему являются важной движущей силой для LLPS.

Есть некоторые особенности, которые не могут быть отражены в представленной модели, но могут быть добавлены в будущей работе. Во-первых, абсолютная температура моделирования не сопоставима с экспериментом. Фазовое поведение при более низкой критической температуре раствора, которое наблюдается в некоторых неупорядоченных пептидах экспериментально [31], также не может быть зафиксировано.Оба требуют добавления термозависимого члена энергии сольватации в структуру и большего сравнения с экспериментальными данными R _г (или другими соответствующими данными). Во-вторых, мы не полностью проверили зависимость ионной силы в текущей модели из-за нарушения электростатического экранирования Дебая-Хюкле при высокой ионной силе, даже несмотря на то, что тенденция экспериментов LAF-1 при изменении концентрации соли отражена в текущей модели. Однако мы не видим зависимости ионной силы для FUS LC, что не согласуется с экспериментом [6].Чтобы зафиксировать солевую зависимость в белках с незначительным содержанием заряженных аминокислот, может быть необходимо включить описание эффектов «высаливания», то есть изменения растворимости с концентрацией соли, как это зафиксировано серией Хофмайстера. На рис. S19 мы показываем, что известные в литературе коэффициенты высаливания, специфичные для аминокислот [82–85], сильно коррелируют со шкалой гидрофобности, и поэтому можно смоделировать эффект высаливания с дополнительным энергетическим членом, используя та же шкала гидрофобности.В будущем мы также хотели бы ввести дополнительные ручки (такие как основанный на структуре потенциал для внутримолекулярных взаимодействий), чтобы учесть конформационные изменения внутри свернутых частей цепи. Это позволит нам изучить LLPS белков с небольшими популяциями складчатых областей, которые важны для самосборки.

Благодарности

J.M. благодарит профессора Таноса Панагиотопулоса за гостеприимство во время его творческого отпуска в Принстонском университете.Мы благодарим Майка Ховарда (Принстонский университет) за полезные обсуждения метода плит и HOOMD, профессора Ника Фаузи (Брауновский университет) за обсуждения FUS и профессора Клиффа Брэнгвинна (Принстонский университет) за обсуждение LAF-1.

Ссылки

1.
An S, Kumar R, Sheets ED, Benkovic SJ. Обратимая компартментализация биосинтетических комплексов пуринов de novo в живых клетках. Наука. 2008. 320 (5872): 103–106. pmid: 18388293
2.
Brangwynne CP, Mitchison TJ, Hyman AA.Активное жидкоподобное поведение ядрышек определяет их размер и форму в ооцитах Xenopus laevis. Proc Natl Acad Sci USA. 2011. 108 (11): 4334–4339. pmid: 21368180
3.
Wippich F, Bodenmiller B, Trajkovska MG, Wanka S, Aebersold R, Pelkmans L. Киназа двойной специфичности DYRK3 связывает конденсацию / растворение стрессовых гранул с передачей сигналов mTORC1. Клетка. 2013. 152 (4): 791–805. pmid: 23415227
4.
Fromm SA, Kamenz J, Nöldeke ER, Neu A, Zocher G, Sprangers R. Восстановление клеточного фазового перехода in vitro, в котором задействован механизм декапирования мРНК.Angew Chem Int Ed. 2014. 53 (28): 7354–7359.
5.
Като М., Хан Т.В., Се С., Ши К., Ду Икс, Ву Л.К. и др. Бесклеточное образование гранул РНК: домены последовательности низкой сложности образуют динамические волокна внутри гидрогелей. Клетка. 2012. 149 (4): 753–767. pmid: 22579281
6.
Берк К.А., Янке А.М., Рейн С.Л., Фавзи Н.Л. Посторонний вид гранул FUS in vitro, которые связывают С-концевой домен РНК-полимеразы II. Mol Cell. 2015; 60 (2): 231–241. pmid: 26455390
7.Моллиекс А., Темиров Дж., Ли Дж., Кафлин М., Канагарадж А.П., Ким Х.Дж. и др. Разделение фаз за счет доменов низкой сложности способствует сборке стрессовых гранул и вызывает патологическую фибрилляцию. Клетка. 2015. 163 (1): 123–133. pmid: 26406374
8.
Brangwynne CP, Eckmann CR, Courson DS, Rybarska A, Hoege C., Gharakhani J, et al. Гранулы зародышевой линии P представляют собой жидкие капли, которые локализуются за счет контролируемого растворения / конденсации. Наука. 2009. 324 (5935): 1729–1732. pmid: 19460965
9.Нотт Т.Дж., Петсалаки Э., Фарбер П., Джервис Д., Фусснер Э., Плоховец А. и др. Фазовый переход неупорядоченного белка nuage генерирует экологически чувствительные безмембранные органеллы. Mol Cell. 2015; 57 (5): 936–947. pmid: 25747659
10.
Ферич М., Вайдья Н., Хармон Т.С., Митреа Д.М., Чжу Л., Ричардсон Т.М. и др. Сосуществующие жидкие фазы лежат в основе субкомпартментов ядрышек. Клетка. 2016; 165 (7): 1686–1697. pmid: 27212236
11.
Марзан М.Р., Марада С., Ли Дж., Норс А., Кенрик С., Чжао Х. и др.Олигомеризация более высокого порядка способствует локализации SPOP на жидких ядерных спеклах. EMBO J. 2016; п. e201593169.
12.
Уверский В.Н. Фазовые переходы жидкость-жидкость в биологических системах: сложные коацерваты и безмембранные органеллы. Adv Colloid Interfac. 2017; 239: 97–114.
13.
Биамонти Г., Вурк С. Тела с ядерным стрессом. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2010; 2 (6): а000695. pmid: 20516127
14.
Riback JA, Katanski CD, Kear-Scott JL, Pilipenko EV, Rojek AE, Sosnick TR, et al.Фазовое разделение, вызванное стрессом, — это адаптивная, эволюционно настроенная реакция. Клетка. 2017; 168 (6): 1028–1040. pmid: 28283059
15.
Патель А., Ли Хо, Джаверт Л., Махарана С., Джанель М., Хейн М.Ю. и др. Фазовый переход из жидкого состояния в твердое состояние белка БАС FUS ускоряется мутацией болезни. Клетка. 2015; 162 (5): 1066–1077. pmid: 26317470
16.
Альтмейер М., Нильсен К.Дж., Телони Ф., Позднякова И., Пеллегрино С., Грёфте М. и др. Жидкое расслоение внутренне неупорядоченных белков засевается поли (АДФ-рибозой).Nat Commun. 2015; 6: 8088. pmid: 26286827
17.
Моримото М., Буркоэль С.Ф. Роль ядерных тел в экспрессии генов и болезни. Биология. 2013. 2 (3): 976–1033. pmid: 24040563
18.
Hnisz D, Shrinivas K, Young RA, Chakraborty AK, Sharp PA. Модель разделения фаз для контроля транскрипции. Клетка. 2017; 169 (1): 13–23. pmid: 28340338
19.
Су X, Дитлев Дж.А., Хуэй Э., Син В., Банджаде С., Окрут Дж. И др. Фазовое разделение сигнальных молекул способствует передаче сигнала рецептора Т-лимфоцитов.Наука. 2016; 352 (6285): 595–599. pmid: 27056844
20.
Ли П., Банджаде С., Ченг Х.С., Ким С., Чен Б., Го Л. и др. Фазовые переходы в сборке мультивалентных сигнальных белков. Природа. 2012; 483 (7389): 336. pmid: 22398450
21.
Jiang H, Wang S, Huang Y, He X, Cui H, Zhu X и др. Фазовый переход веретено-ассоциированного белка регулирует сборку веретенообразного аппарата. Клетка. 2015; 163 (1): 108–122. pmid: 26388440
22.
Нотт Т.Дж., Краггс Т.Д., Болдуин А.Дж..Безмембранные органеллы могут плавить дуплексы нуклеиновых кислот и действовать как биомолекулярные фильтры. Nat Chem. 2016; 8 (6): 569–575. pmid: 27219701
23.
Xiang S, Kato M, Wu LC, Lin Y, Ding M, Zhang Y и др. LC домен hnRNPA2 принимает аналогичные конформации в полимерах гидрогеля, жидких каплях и ядрах. Клетка. 2015. 163 (4): 829–839. pmid: 26544936
24.
Mateju D, Franzmann TM, Patel A, Kopach A, Boczek EE, Maharana S, et al. Аберрантный фазовый переход стрессовых гранул, вызванный неправильно свернутым белком и предотвращенный функцией шаперона.EMBO J. 2017; п. e201695957.
25.
Эльбаум-Гарфинкл С., Ким И., Щепаниак К., Чен ССН, Экманн С.Р., Мён С. и др. Неупорядоченный белок гранул P LAF-1 вызывает разделение фаз на капли с регулируемой вязкостью и динамикой. Proc Natl Acad Sci USA. 2015; 112 (23): 7189–7194. pmid: 26015579
26.
Ван Дж. Т., Смит Дж., Чен BC, Шмидт Х., Расолосон Д., Пэйкс А и др. Регуляция динамики гранул РНК фосфорилированием богатых серином, внутренне неупорядоченных белков у C.elegans. Элиф. 2014; 3: e04591. pmid: 25535836
27.
Lin Y, Protter DS, Rosen MK, Parker R. Формирование и созревание разделенных фазами жидких капель с помощью РНК-связывающих белков. Mol Cell. 2015; 60 (2): 208–219. pmid: 26412307
28.
Берри Дж., Вебер С.К., Вайдья Н., Хаатая М., Брангвинн С.П. Транскрипция РНК модулирует сборку ядерных тел, управляемую фазовыми переходами. Proc Natl Acad Sci USA. 2015; 112 (38): E5237 – E5245. pmid: 26351690
29.
Чжан Х., Эльбаум-Гарфинкл С., Лэнгдон Э.М., Тейлор Н., Окчипинти П., Бриджес А.А. и др.РНК контролирует фазовые переходы белка PolyQ. Mol Cell. 2015; 60 (2): 220–230. pmid: 26474065
30.
Kim Y, Myong S. РНК-ремоделирующая активность белков DEAD-бокса, регулируемая концентрацией белка, длиной РНК и АТФ. Mol Cell. 2016; 63 (5): 865–876. pmid: 27546789
31.
Quiroz FG, Chilkoti A. Эвристика последовательности для кодирования фазового поведения во внутренне неупорядоченных белковых полимерах. Nat Mater. 2015; 14 (11): 1164. pmid: 263
32.
Бейтс Ф.С.Полимер-полимерное фазовое поведение. Наука. 1991. 251 (4996): 898–905. pmid: 17847383
33.
Эшери Н. Кристаллизация белков и фазовые диаграммы. Методы. 2004. 34 (3): 266–272. pmid: 15325646
34.
Шин И., Берри Дж., Паннуччи Н., Хатая МП, Тоетчер Дж. Э., Брангвинн С.П. Пространственно-временной контроль внутриклеточных фазовых переходов с помощью активируемых светом опто-капель. Клетка. 2017; 168 (1): 159–171. pmid: 28041848
35.
Пак К.В., Косно М., Холхаус А.С., Падрик С.Б., Миттал А., Али Р. и др.Детерминанты последовательности внутриклеточного фазового разделения путем комплексной коацервации неупорядоченного белка. Mol Cell. 2016; 63 (1): 72–85. pmid: 273
36.
Джейкобс В.М., Френкель Д. Фазовые переходы в биологических системах с множеством компонентов. Biophys J. 2017; 112 (4): 683–691. pmid: 28256228
37.
Лин YH, Сонг J, Forman-Kay JD, Chan HS. Теория случайного приближения фаз для зависимого от последовательности, биологически функционального разделения фаз жидкость-жидкость внутренне неупорядоченных белков.J Mol Liq. 2017; 228: 176–193.
38.
Лин Ю.Х., Форман-Кей Д.Д., Чан Х.С. Последовательно-специфическое разделение фаз полиамфолита в безмембранных органеллах. Phys Rev Lett. 2016; 117 (17): 178101. pmid: 27824447
39.
Лин YH, Чан HS. Фазовое разделение и одноцепочечная компактность заряженных неупорядоченных белков сильно коррелированы. Biophys J. 2017 ;.
40.
Brangwynne CP, Tompa P, Pappu RV. Полимерная физика внутриклеточных фазовых переходов.Nat Phys. 2015; 11 (11): 899.
41.
Шоу Д.Е., Марагакис П., Линдорф-Ларсен К., Пиана С., Дрор Р.О., Иствуд М.П. и др. Характеристика структурной динамики белков на атомном уровне. Наука. 2010. 330: 341–346. pmid: 20947758
42.
Линдорф-Ларсен К., Пиана С., Дрор Р.О., Шоу Д.Е. Как складываются быстро сворачивающиеся белки. Наука. 2011; 334: 517–520. pmid: 22034434
43.
Бест РБ, Чжэн В., Миттал Дж. Сбалансированные взаимодействия белок-вода улучшают свойства неупорядоченных белков и неспецифические белковые ассоциации.J. Chem Theor Comput. 2014; 10: 5113–5124.
44.
Пиана С., Дончев А.Г., Робустелли П., Шоу Д.Е. Взаимодействие с водной дисперсией сильно влияет на смоделированные структурные свойства неупорядоченных состояний белка. J. Phys Chem B. 2015; 119: 5113–5123. pmid: 25764013
45.
Conicella AE, Zerze GH, Mittal J, Fawzi NL. Мутации ALS нарушают разделение фаз, опосредованное α -спиральной структурой в C-концевом домене низкой сложности TDP-43. Структура. 2016; 24 (9): 1537–1549.pmid: 27545621
46.
Блас Ф.Дж., Макдауэлл Л.Г., де Мигель Э., Джексон Г. Межфазные свойства пара и жидкости полностью гибких цепей Леннарда-Джонса. J Chem Phys. 2008; 129 (14): 144703. pmid: 161
47.
Ким Дж., Киз Т., Штрауб Дж. Э. Обобщенный метод обмена репликами. J Chem Phys. 2010; 132 (22): 224107. pmid: 20550390
48.
Vance C, Rogelj B., Hortobágyi T., De Vos KJ, Nishimura AL, Sreedharan J, et al. Мутации в FUS, белке, обрабатывающем РНК, вызывают семейный боковой амиотрофический склероз 6 типа.Наука. 2009. 323 (5918): 1208–1211. pmid: 19251628
49.
Квятковски Т.Дж., Боско Д., Леклерк А., Тамразиан Э., Вандербург С., Русс С. и др. Мутации в гене FUS / TLS на хромосоме 16 вызывают семейный боковой амиотрофический склероз. Наука. 2009. 323 (5918): 1205–1208. pmid: 19251627
50.
Дебай П., Хюккель Э. Теория электролитов. I. abaissement du point de congelation et феноменальные ассоциации. Phys. З. 1923. 24 (9): 185–206.
51.
Кайт Дж., Дулиттл РФ.Простой способ показать водный характер протеина. J Mol Biol. 1982. 157 (1): 105–132. pmid: 7108955
52.
Капча Л.Х., Россский П.Ж. Простая шкала гидрофобности на атомном уровне показывает межфазную структуру белка. J Mol Biol. 2014. 426 (2): 484–498. pmid: 24120937
53.
Ashbaugh HS, Hatch HW. Стабильность естественно развернутого белка при переходе от клубка к глобуле в пространстве заряда / гидропатии. J Am Chem Soc. 2008. 130 (29): 9536–9542. pmid: 18576630
54.Миядзава С., Джерниган Р.Л. Потенциалы остатков с благоприятным сроком действия контактной пары и неблагоприятным термином с высокой плотностью упаковки для моделирования и нарезания резьбы. J Mol Biol. 1996; 256: 623–644. pmid: 8604144
55.
Ким YC, Хаммер Г. Крупнозернистые модели для моделирования мультибелковых комплексов: приложение к связыванию убиквитина. J Mol Biol. 2008; 375: 1416–1433. pmid: 18083189
56.
Miller CM, Kim YC, Mittal J. Белковый состав определяет эффект краудинга на свойства неупорядоченных белков.Biophys J. 2016; 111 (1): 28–37. pmid: 27410731
57.
Уикс Дж. Д., Чендлер Д., Андерсен ХК. Роль сил отталкивания в определении равновесной структуры простых жидкостей. J Chem Phys. 1971; 56: 5237–5247.
58.
Борджиа А., Чжэн В., Бухольцер К., Борджиа МБ, Шулер А., Хофманн Х. и др. Согласованный взгляд на расширение полипептидной цепи в химических денатурантах из нескольких экспериментальных методов. J Am Chem Soc. 2016. 138 (36): 11714–11726. pmid: 27583570
59.Чжэн В., Борджиа А., Бухольцер К., Гришаев А., Шулер Б., Бест РБ. Исследование действия химического денатуранта на внутренне неупорядоченный белок с помощью моделирования и экспериментов. J Am Chem Soc. 2016. 138 (36): 11702–11713. pmid: 27583687
60.
Fuertes G, Banterle N, Ruff KM, Chowdhury A, Mercadante D, Koehler C и др. Разделение флуктуаций размера и формы в гетерополимерных последовательностях устраняет расхождения в измерениях SAXS и FRET. Proc Natl Acad Sci USA.2017; 114: E6342 – E6351.
61.
Сонг Дж., Гомес Г. Н., Ши Т., Градинару С.К., Чан Х.С. Конформационная неоднородность и интерпретация данных FRET для размеров развернутых белков. Биофиз Дж. 2017; 113: 1012–1024. pmid: 28877485
62.
О’Брайен Е.П., Моррисон Г., Брукс Б.Р., Тирумалай Д. Насколько точны модели полимеров при анализе экспериментов Фёрстера по резонансному переносу энергии на белках? J Chem Phys. 2012; 130: 124903.
63.
Хофманн Х., Соранно А, Борджиа А, Гаст К., Неттелс Д., Шулер Б.Законы масштабирования полимеров развернутых и внутренне неупорядоченных белков количественно определены с помощью спектроскопии одиночных молекул. Proc Natl Acad Sci USA. 2012; 109: 16155–16160. pmid: 22984159
64.
Riback JA, Bowman MA, Zmyslowski AM, Knoverek CR, Jumper JM, Hinshaw JR, et al. Инновационный анализ рассеяния показывает, что гидрофобные белки расширяются в воде. Наука. 2017; 358: 238–241.
65.
Уверский В.Н., Гиллеспи-младший, Финк А.Л. Почему «изначально развернутые» белки не структурируются в физиологических условиях? Белки.2000; 41: 415–427. pmid: 11025552
66.
Мао А.Х., Крик С.Л., Виталис А., Чикоин С., Паппу Р.В. Чистый заряд на остаток модулирует конформационные ансамбли внутренне неупорядоченных белков. Proc Natl Acad Sci USA. 2010; 107: 8183–8188. pmid: 20404210
67.
Силмор К.С., Ховард депутат, Панагиотопулос Аризона. Равновесие пар-жидкость и поверхностное натяжение полностью гибких цепей Леннарда – Джонса. Mol Phys. 2017; 115 (3): 320–327.
68.
Парринелло М., Рахман А.Полиморфные переходы в монокристаллах: новый метод молекулярной динамики. J Appl Phys. 1981; 52: 7182–7190.
69.
Плимптон С. Быстрые параллельные алгоритмы для ближней молекулярной динамики. J. Comput Phys. 1995. 117 (1): 1–19.
70.
Андерсон Дж. А., Лоренц К. Д., Травессет А. Моделирование молекулярной динамики общего назначения, полностью реализованное на графических процессорах. J. Comput Phys. 2008. 227 (10): 5342–5359.
71.
Роулинсон Дж. С., Уидом Б.Молекулярная теория капиллярности. Курьерская корпорация; 2013.
72.
Флори П.Дж. Термодинамика высокополимерных растворов. J Chem Phys. 1942. 10 (1): 51–61.
73.
Хаггинс МЛ. Некоторые свойства растворов длинноцепочечных соединений. J. Phys Chem. 1942. 46 (1): 151–158.
74.
Брэди Дж. П., Фарбер П. Дж., Секхар А., Лин Ю. Х., Хуанг Р., Ба А. и др. Структурные и гидродинамические свойства внутренне неупорядоченной области специфичного для зародышевых клеток белка при фазовом разделении.Proc Natl Acad Sci USA. 2017; 114 (39): E8194 – E8203.
75.
Уверский В.Н., Кузнецова И.М., Туроверов К.К., Заславский Б. Внутренне неупорядоченные белки как важнейшие составляющие клеточных водных двухфазных систем и коацерватов. FEBS Lett. 2015. 589 (1): 15–22. pmid: 25436423
76.
Šali A, Blundell TL. Сравнительное моделирование белков путем удовлетворения пространственных ограничений. J Mol Biol. 1993. 234 (3): 779–815. pmid: 8254673
77.
Сэнгоку Т., Нуреки О, Накамура А., Кобаяси С., Ёкояма С.Структурная основа раскручивания РНК DEAD-бокс-белком Drosophila Vasa. Клетка. 2006. 125 (2): 287–300. pmid: 16630817
78.
Квон И., Като М., Сян С., Ву Л., Теодоропулос П., Мирзаи Х. и др. Регулируемое фосфорилированием связывание РНК-полимеразы II с волокнистыми полимерами доменов низкой сложности. Клетка. 2013. 155 (5): 1049–1060. pmid: 24267890
79.
Монахан З., Райан В.Х., Янке А.М., Берк К.А., Зерце Г.Х., О’Милли Р. и др. Фосфорилирование домена низкой сложности FUS нарушает разделение фаз, агрегацию и токсичность.EMBO J. 2017; pmid: 287
80.
Sawle L, Ghosh K. Теоретический метод вычисления зависимых от последовательности конфигурационных свойств заряженных полимеров и белков. J Chem Phys. 2015; 143 (8): 08Б615_1.
81.
Wei MT, Elbaum-Garfinkle S, Holehouse AS, Chen CCH, Feric M, Arnold CB и др. Фазовое поведение неупорядоченных белков, лежащих в основе низкой плотности и высокой проницаемости жидких органелл. Nat Chem. 2017; 9: 1118–1125.
82.
Schrier EE, Schrier EB.Высаливание амидов и его связь с денатурацией белков солями. J. Phys Chem. 1967. 71 (6): 1851–1860. pmid: 6045721
83.
Нанди П.К., Робинсон ДР. Влияние солей на свободную энергию пептидной группы. J Am Chem Soc. 1972. 94 (4): 1299–1308.
84.
Нанди П.К., Робинсон ДР. Влияние солей на свободную энергию неполярных групп в модельных пептидах.