分子马达对聚合物的非平衡效应

我们提出一个通用粗粒化模型来描述作用于聚合物底物的分子马达，模拟例如 DNA 上的 RNA 聚合酶或微管上的驱动蛋白。聚合物建模为连接的珠链；马达表示为自由扩散的珠，其在遇到底物时通过短程吸引势与之结合。结合后，马达与聚合物珠受到大小相等、方向相反的主动力，该力沿聚合物切向，导致马达沿聚合物轮廓运动。显式马达的引入使我们的模型区别于其他近期主动聚合物模型。我们通过 Langevin 动力学模拟，研究马达活性对底物构象与动力学性质的影响。我们发现，除预期的聚合物扩散增强外，活性还导致其持久长度的有效减小。我们揭示此有效“软化”是双折叠分支或发夹结构出现的结果，并可通过改变马达数量或其产生的力来调节。最后，我们研究马达对打结概率的影响。与直觉相反，我们的模拟显示，尽管在平衡态下更柔性的底物会表现出更高的打结概率，但马达活性相对于平衡态导致了打结构象出现率的显著下降。