动力学校对中的能量、耗散与误差的相互作用：通过浓度与结合能进行控制
适应与自组织系统
2022-06-29 v3 化学物理
摘要
动力学校对机制从非平衡环境下底物选择网络特异性增强的角度，解释了中心生物事件中观测到的极高准确度。我们采用结合化学热力学框架的非平衡稳态理论，对连续燃料消耗下校对网络的动力学与热力学特征进行系统研究。我们确认，该网络的耗散-误差权衡域与此处所描绘的盆状误差率剖面的较深部分存在一一对应关系。进一步，通过化学燃料的浓度控制量化能量代价，有助于揭示能量与化学功同生物纠错机制最优工作区域的关联。研究表明，在权衡区中系统的适当能量内容（半巨 Gibbs 自由能）趋近于标称值，而在缺乏权衡的域中则显著最小化。我们还引入了一个对应于不同能量分辨幅度的性能度量实体，作为平均耗散与整个化学燃料范围内变异系数的乘积。除了为 DNA 复制或蛋白质合成等生物过程的实验与理论评估提供不同视角外，我们的发现还有助于设计更高效的合成生物架构。
引用
@article{arxiv.2111.01189,
title = {Interplay of energy, dissipation, and error in kinetic proofreading: Control via concentration and binding energy},
author = {Premashis Kumar and Kinshuk Banerjee and Gautam Gangopadhyay},
journal= {arXiv preprint arXiv:2111.01189},
year = {2022}
}