细菌鞭毛马达的切换动力学

许多游动细菌由鞭毛马达推动，这些马达在顺时针和逆时针旋转方向之间随机切换。虽然切换动力学是鞭毛马达最重要的特性之一，但控制切换的机制仍知之甚少。我们提出了一个鞭毛旋转马达的统计力学模型，该马达由若干定子蛋白组成，这些蛋白驱动转子蛋白环的旋转，进而驱动鞭毛丝的旋转。我们模型的核心是假设转子蛋白复合体可以存在于两种构象状态中，分别对应于两个各自的旋转方向，并且这些状态之间的切换取决于与定子蛋白的相互作用。这自然地将切换动力学与旋转动力学耦合起来，使得切换对扭矩和速度敏感。我们模型的另一个关键因素是，在切换事件之后，由于鞭毛丝的多晶型转变，负载的建立需要时间。我们的模型预测，鞭毛丝的这种缓慢弛豫动力学与切换频率的负载依赖性相结合，导致了一个特征切换时间，这与最近的观察结果一致。