十种催化酶增强扩散的主曲线
软凝聚态物质
2022-06-08 v1
摘要
据报道，在细胞环境、马达蛋白、合成分子马达、酶以及常见化学反应中，分子扰动快于热布朗运动，然而这种化学活性与分子运动的耦合，与世代积累的关于平衡态扩散的知识相矛盾。为检验这一观点的极限，一个关键的试验平台是催化活性酶的迁移率。关于酶扩散增强是否真实存在，各方意见分歧，既有支持也有反对的证据。此处一条主曲线表明，酶扩散系数与能量释放速率成正比，即米氏反应率与吉布斯自由能变化的乘积，其相关系数高达 0.97，令人十分满意。对于十种催化酶（脲酶、乙酰胆碱酯酶、葡萄糖级联反应中的七种酶以及另一种），我们的测量范围从高通量且负吉布斯自由能下的约 40% 扩散系数增强，到低通量且正吉布斯自由能下的无增强。此外，只要避开不良的荧光光物理效应，两种独立的迁移率测量显示出一致性。本文给出的主曲线量化了两种观点的界限：即酶在仪器分辨率内显示扩散增强，以及它们并未增强；并对理解细胞环境中酶的迁移率具有潜在意义。放能酶（负吉布斯自由能）显著的线性依赖关系，以及吸能酶（正吉布斯自由能）效应的消失，与一种物理图像一致，即促进扩散的机制是主动的，利用了化学反应中可用的功。
引用
@article{arxiv.2010.08421,
title = {Master curve of boosted diffusion for ten catalytic enzymes},
author = {Ah-Young Jee and Tsvi Tlusty and Steve Granick},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.08421},
year = {2022}
}