异质生物膜通过涨落扩散率调控蛋白质分配
软凝聚态物质
2023-08-11 v2 介观与纳米尺度物理
统计力学
生物物理
生物大分子
摘要
细胞膜根据其组成相分离为有序的 和无序的 区域。这种膜区室化具有异质性，并调控与细胞信号传导和转运相关的特定蛋白质的定位。然而，膜的异质性如何影响蛋白质在 和 区域中的扩散与定位尚不清楚。在此，我们利用朗之万动力学模拟结合相场（LDPF）方法，研究了呈现 和 区域相分离的异质生物膜模型中蛋白质在数十毫秒尺度的扩散与定位。蛋白质的扩散率随场组成发生时间涨落。分子浓度的增加以及分子对区域的偏好分别由于拥挤引起的分子碰撞和限域效应而诱导出亚扩散行为。此外，我们定量证明蛋白质向 区域的分配由区域间分子扩散率的差异、分子对区域的偏好以及分子浓度决定。这些结果为理解异质介质中由分子分配引起的生物反应如何被调控铺平了道路。此外，本文提出的方法不仅适用于生物膜系统，也适用于各种异质系统中分子扩散与定位现象的研究。
引用
@article{arxiv.2301.07932,
title = {Heterogeneous biological membranes regulate protein partitioning via fluctuating diffusivity},
author = {Ken Sakamoto and Takuma Akimoto and Mayu Muramatsu and Mark S. P. Sansom and Ralf Metzler and Eiji Yamamoto},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.07932},
year = {2023}
}