钙离子通道和钠离子通道选择性的自组织模型

一个具有两个可调参数的简单药盒模型解释了DEEA钙通道和DEKA钠通道在多种不同成分和浓度的离子溶液中的选择性。在钙通道和钠通道的模型中，只有侧链不同。参数在所有溶液中对于两个通道都是相同的。离子使用“鲍林”半径。模型中未使用来自晶体结构的信息。侧链被粗略近似为球体。预测的钠通道和钙通道的性质非常不同。当化学直觉认为选择性取决于离子与侧链的精确关系时，这样一个简单的模型如何能给出如此强大的结果？我们使用该模型的蒙特卡洛模拟，确定了离子和侧链的最稳定（最低自由能）结构。结构是该模型中力的计算后果。离子和侧链的关系随离子溶液而变化，并且在钠通道和钙通道的模拟中非常不同。选择性是侧链对离子“诱导契合”的结果，并且取决于侧链的灵活性（熵）以及它们的位置。该模型充分捕捉了侧链与离子的关系，足以解释在实验测量的广泛条件下钠通道和钙通道的选择性。显然，真实钠通道和钙通道中负责选择性的结构是自组织的，处于其自由能最小值。如果模型计算了随溶液和突变变化而变化的“最稳定”结构，那么过度简化的模型就足以解释选择性。