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肌动蛋白具有高度相关的布朗运动引擎

统计力学 2007-05-23 v1 q-bio

摘要

两头肌动蛋白,如肌动蛋白和丝动蛋白,会水解环境 ATP 以沿着细胞骨架纤维(如微管)单向推进。在肌动蛋白的情况下,蛋白质头部主要在非对称的 α-β 结构的 8nm 长的管原纤维单体的 alpha 管原位上结合。肌动蛋白二聚体能够克服最高可达 5pN 的局部结合力,已知它们在水解的同时沿着单纤维以依赖于 ATP 浓度的速度移动,每走 8nm 步就水解平均一个 ATP 分子。蛋白质轨迹的显著特征是从一个管单体到下一个管单体之间出现的明显的、通常为 8nm 的突然步态,交替出现在管单体位点的较长的静止结合期。此类离散步态的特征是与纯偏向随机步相比方差显著降低,因而排除了闪烁式齿轮模型作为运动机制的可能性。另一方面,简单相加相关布朗齿轮模型能够呈现恰好这些离散轨迹模式且方差降低,与蛋白质运动的一般特征相容。在最简单的模型中,蛋白质被简化为在周期性非对称的管衍生势中移动的单个粒子,环境与 ATP 之间的相互作用包含在相关相加噪声项中。对于该模型,我们证明所得蛋白质步态具有类似实验数据的特征。 Furthermore, 在由两个通过弹簧相连的质量构成的更真实的机械模型中,我们发现与最近关于通过肌动蛋白运动域与非花椰素(dissectible)颈区形成的蛋白质杂合物运动的实验事实在定性上得到一致。

关键词

引用

@article{arxiv.cond-mat/9806128,
  title  = {Motor Proteins Have Highly Correlated Brownian Engines},
  author = {G. P. Tsironis and K. Lindenberg},
  journal= {arXiv preprint arXiv:cond-mat/9806128},
  year   = {2007}
}

备注

To appear in Advances in Structural Biology (Special Issue)