α-螺旋多肽的非线性弹性

我们研究了蠕虫状链的一个最小扩展模型，用以描述具有α-螺旋二级结构的多肽。在该模型中，二级结构的存在与否作为一个标量变量引入，它控制着局域链的弯曲模量。利用该模型，我们计算了α-螺旋在拉伸应力下的拉伸柔量、分子在外加扭矩下的弯曲柔量，以及这些扭矩和力在分子上的非线性相互作用。我们发现，由于“内部”二级结构变量与聚合物的构象自由度的耦合，该分子对所施加的应力和力偶具有高度非线性的响应。特别地，我们证明了在外加力作用下存在一个急剧的伸长转变，在外加扭矩作用下存在一个屈曲转变。最后，我们推测该分子固有的双稳性可能是蛋白质在体内发生构象变化的基础。