非收缩态肌动球蛋白的熵产生率最大

肌动蛋白细胞骨架是一种活性半柔性聚合物网络，其非平衡特性协调稳定与收缩行为以维持或改变细胞形状。尽管肌球蛋白马达驱动肌动蛋白细胞骨架偏离平衡，但肌球蛋白驱动的活性应力在机械能积累与耗散中的作用尚不清楚。为研究此问题，我们在体外合成了一种肌动球蛋白材料，其活性应力含量可将网络从稳定态调谐至收缩态。活性的每一次增量都决定了肌动蛋白丝涨落的特征谱，借此可计算材料中的总机械功与熵产生。我们发现功与熵的平衡并非单调增加，且令人惊讶的是，熵产生率在非收缩的稳定态达到最大。我们的研究提供的证据表明，系统熵产生的起源以及依赖于活性的耗散源于肌动蛋白与肌球蛋白之间分子相互作用的无序性。