相互作用离子通道中的非广延实现：对机械-电转导机制的意义

尽管已有关于离子通道热力学的研究，但涉及耦合通道热力学的研究尚未提出。为克服此问题，我们开展了计算，以呈现与机械电转导通道作为单通道及两态通道耦合相关的热力学情景。该建模受 Tsallis 理论启发，我们推导了开放和关闭概率分布、联合概率分布、Tsallis 熵和 Shannon 互信息。尽管在许多生物系统中已被充分研究，文献尚未涉及与孤立及一对物理相互作用的机械电转导通道相关的熵和互信息。受毛细胞生物物理启发，我们揭示了非广延性的存在如何作为静纤毛位移的函数调节熵和互信息的程度。在此意义上，我们展示了非广延性如何调节由单一开放和关闭态构成的单通道与两相互作用通道的电流—位移曲线。总体而言，次可加性与超可加性相比广延 regime 产生了熵和互信息的增减。我们还观察到两通道间相互作用的幅度显著影响联合熵与互信息的幅度。这些结果直接与通道动力学的调制相关，由毛细胞位移引起的变化所给定。最后，我们发现门控力调节了联合熵与互信息中存在的次可加性与超可加性的贡献。本发现揭示了听觉系统分子机制所涉及的热力学过程。