基于单粒子尺度的酶动力学模拟

酶催化反应涉及两个不同的时间尺度。较短时间尺度上，酶与底物分子结合形成结合复合物；相对较长时间尺度上，复合物转化为产物。底物转化为产物的速率呈典型的非线性特征，传统上通过对系统控制方程应用奇异摄动理论推导。该分析的核心假设是：在显著底物降解发生的时间尺度上，复合物形成实际上是瞬时的。这使得许多基于粒子的反应-扩散系统模拟无法准确建模酶动力学，因为它们依赖基于邻近的反应条件，不能正确模拟长时间尺度上与复合物相关的快速反应。本文推导了一种新的基于邻近的反应条件，可正确纳入某特定酶促系统在短时间尺度上发生的反应。我们给出了基于粒子的概念验证模拟，并证明无需显式模拟短时间尺度上的反应即可复现酶动力学典型的非线性反应速率。