双稳态Poisson-Nernst-Planck模型能否描述单通道门控？
生物大分子
2018-05-18 v1
摘要
测量单蛋白通道电流的实验显示出不稳定电流，这一现象称为单通道门控。通道在具有明确单一电流幅度的“开放”态与近乎零电流的“关闭”态之间切换。现有的离子通道平均场理论几乎只关注开放态。离子通道动力学特征的物理建模仍处于起步阶段，既未描述开放与关闭态之间的转变，也未描述开放态持续时间的分布。一种假设是，门控对应于底层系统多个稳态（平衡态）之间由噪声诱导的快速转变。本工作中，我们旨在检验该假设。特别地，我们的研究聚焦于（高阶）立体Poisson-Nernst-Planck-Cahn-Hilliard模型，因为它已成功预测开放态下离子通道的渗透性与选择性，且能产生多个稳态。我们表明该系统会产生类门控行为，但该切换行为的重要特征与生物系统中门控的定义性特征不同。此外，我们表明噪声阻碍了所研究系统中的切换。上述现象预期也出现在其他PNP型模型中，这强烈提示必须超越过阻尼（梯度流）Nernst-Planck型动力学来解释单通道的自发门控。
引用
@article{arxiv.1805.06851,
title = {Do Bi-Stable Poisson-Nernst-Planck Models Describe Single Channel Gating?},
author = {Nir Gavish and Chun Liu and Bob Eisenberg},
journal= {arXiv preprint arXiv:1805.06851},
year = {2018}
}