K$^{+}$ 离子通道中周期性驱动选择性过滤器的量子模型

在本工作中，我们提出了 KcsA 钾离子通道选择性过滤器的量子输运模型。该模型完全符合离子穿过过滤器涉及两条传导路径的事实，并且我们表明，由于量子干涉，第二条路径的存在实际上可能为过滤器带来优势。为了突出模型中的干涉和共振，我们考虑选择性过滤器受控时变外场驱动，该场改变了自由能情景，从而改变了离子的传导。特别地，我们证明，当瞬态构型中的退相干低于主构型中的退相干时，过滤器采用的双路径传导机制更为有利。事实上，主构型中的 K$^+$ 离子受到过滤器骨架氧原子的高度配位，这增加了噪声。此外，我们还表明，在广泛的退相干率和驱动频率范围内，与单路径模型相比，过滤器使用的双路径传导确实导致了更高的离子电流。