太赫兹信号刺激的蛋白质相互作用选择性

已证实太赫兹（THz）频段信号可通过共振模式与生物分子相互作用。本文特别关注其中的蛋白质激活现象。我们的研究目标是展示如何利用 THz 信号引导蛋白质分子内部的机械信号，从而控制其结构变化并激活相关的生化和生物力学事件。为此，我们构建了一个选择性度量，量化系统性能并刻画纳米天线在目标蛋白质分子/群体中诱导构象变化的能力。该度量给出 -1 到 1 之间的分数，指示我们对系统实现靶向蛋白质相互作用的控制程度。为建立该选择性度量，我们首先使用由外力驱动的朗之万随机方程对蛋白质行为进行建模。随后通过计算受驱蛋白质的稳态能量来确定蛋白质折叠概率，并将模型推广至蛋白质群体。数值分析结果表明，当仅目标群体因入射 THz 信号而发生折叠行为时，选择性分数达到最大。由所得选择性值我们得出结论：系统响应不仅取决于共振频率，还取决于系统控制参数，即纳米天线力、阻尼常数以及各蛋白质群体的丰度。本工作揭示了基于电磁场的蛋白质网络控制的潜在能力，这可能在医学领域带来从生物传感至靶向治疗的众多应用。