大变形状态下细胞膜与蛋白质包涵体之间的相互作用

生物膜是动态表面，其形状和功能受到蛋白质包涵体 的关键影响。虽然由 PIs 引起的膜形变已在小变形状态下得到了广泛研究，但许多过程涉及强烈的膜形变。我们利用有限元方法研究了脂质膜与 PIs 在大变形 状态下的相互作用。我们开发了一个近似解析解，捕捉了 LD 状态的关键特征。我们表明，膜对 PI 施加的力相对于 PI 的垂直位移表现出非单调行为。这种力的定性特征似乎与蛋白质几何形状无关。对于两个相互作用的 PIs，膜介导的势能表现出随蛋白质间距离的次幂律衰减，反映了弹性介质的复杂性质。相互作用势表明，具有相同和相反取向的圆锥形 PIs 分别表现出排斥和吸引，这在 LD 状态下证实了 PI 取向与电荷之间的类比。在存在膜流动的情况下，我们确定了一个特征速度，该速度将弯曲刚度和粘性效应分别占主导地位的两个状态区分开来，这意味着在此类速度阈值之上会出现流动诱导的形变。总体而言，我们的结果为涉及 LD 的生物学相关场景中的膜-蛋白质系统提供了定量预测，对蛋白质分选、聚集和膜运输具有启示意义。