由表面 pH 梯度驱动的膜变形模型

许多细胞器是由膜包裹的结构，具有复杂的膜组成与形状。其形状已被观察到依赖于细胞器的代谢状态，而耦合生化途径与膜形状的机制仍在积极研究中。在此，我们研究了一个通过广义 Helfrich 自由能将脂质组成的不均匀性与膜几何相耦合的模型。我们推导了由此产生的应力张量、管状膜的格林函数，并计算了所诱导变形的相图。随后我们将该模型应用于研究线粒体内嵴的变形，将其描述为支撑其表面 pH 梯度的膜管。该梯度进而通过心磷脂的质子化/去质子化来控制膜的脂质组成，心磷脂是一种酸碱脂质，已知对线粒体形状与功能至关重要。我们的模型预测了当施加质子梯度时，出现类似于观测到的内嵴形状变化的管变形。