软弹性介质间分子键的弹性关联重结合速率
生物物理
2022-07-13 v1 化学物理
摘要
定量理解细胞如何通过分子键与细胞外基质相互作用，是细胞生物学与工程学中许多重要过程的基础。在这些相互作用中，细胞与基质的形变能力通常与键的形变能力相当，使得其重结合事件与整个系统的形变状态全局耦合。遗憾的是，这一重要原理在大多数分析细胞黏附的传统理论模型中未被认识或采用。本研究考虑了两个软弹性体之间由配体-受体键组成的簇的新理论模型，其中配体到受体的重结合速率首次通过考虑在键分布影响下的整体系统形变来描述。基于连续介质力学与统计力学理论，我们得到了开放键的弹性关联重结合速率的闭合解析形式，其高度依赖于所有其他键的结合状态与分布，以及储存在弹性体与所有闭合键中的整体形变能。基于该弹性关联重结合速率并通过蒙特卡洛模拟，我们揭示了与可形变弹性体相关的分子键簇黏附稳定性的新机制。此外，我们揭示分子键的重结合过程不仅依赖于界面间距，而且与整体能量相关。这一新提出的重结合速率可显著增进我们对细胞如何通过细胞骨架重塑调整力学性质以适应微环境，以及如何准确标定软介质间分子键簇黏附强度的理解。
引用
@article{arxiv.2110.05320,
title = {Elasticity-associated rebinding rate of molecular bonds between soft elastic media},
author = {Qiangzeng Huang and Jizeng Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.05320},
year = {2022}
}