α螺旋蛋白质中的孤子

我们在空间位阻 Davydov-Scott 模型内研究了 α螺旋蛋白质大分子中孤子动力学的某些方面。我们的主要目标是阐明螺旋对称性在 α螺旋中 Davydov 孤子的形成、稳定性和动力学性质中的重要作用。我们通过解析和数值方法证明，相应的非线性方程组允许几种类型的稳态孤子解，并且保持螺旋对称性的孤子在动力学上是不稳定的：它们一旦形成，在传播时会迅速衰变。另一方面，自发破坏局部平移对称性和螺旋对称性的孤子具有最低的能量，并且是一个稳健的局域实体。我们还证明，这种孤子是来自两个最低简并能带的准粒子态杂化的结果，并具有一种内部结构，该结构可以描述为单个螺旋上激发的调制多峰振幅分布。当孤子运动并发生一些螺旋间振荡时，这种复杂且复合的孤子结构会清晰地表现出来。这种孤子结构和螺旋间振荡此前已在 [A.C. Scott, Phys.Rev. A 26 578 (1982)] 中被数值观察到。在此我们认为，A. Scott 研究的孤子是杂化孤子，并且这些振荡源于系统的螺旋对称性，是由孤子沿 $\alpha$ 螺旋运动所产生的。螺旋间振荡的频率被证明与孤子速度成正比。