受活细胞核运输启发的溶液分相热力学范式
亚细胞过程
2017-04-19 v3 生物物理
摘要
活细胞展现出区室化其功能生化的显著能力。一个尤其引人注目的例子是细胞核。细胞核与周围细胞质之间大分子的交换不涉及穿越脂质双分子层膜。相反，称为核孔的大型蛋白质通道跨越核包膜并调节其他蛋白质与 RNA 分子的通过。除了简单地门控扩散，核孔及相关运输受体系统能够以鸟苷三磷酸（GTP）水解的能量消耗产生显著的浓度梯度。与反渗透或透析等传统分相方法不同，生物系统连续运行，无需施加压力或溶剂交换的周期性变化。抽象出生物学范式，我们将此运输系统考察为溶液分相的热力学机器。基于自由能转导与生化动力学的构造，我们找到了稳定操作的条件，并优化了以熵产生形式耗散的浓度梯度。
引用
@article{arxiv.1603.03355,
title = {A thermodynamic paradigm for solution demixing inspired by nuclear transport in living cells},
author = {Ching-Hao Wang and Pankaj Mehta and Michael Elbaum},
journal= {arXiv preprint arXiv:1603.03355},
year = {2017}
}
备注
6+9 pages, 4+5 figures, to appear in Phys. Rev. Lett