机械、热与流体力作用下生物离子通道的三维模拟
数值分析
2015-09-25 v1
摘要
在本文中，我们采用基于连续介质的方法处理生物离子通道的三维建模与模拟。据我们所知，我们的多物理场公式首次自洽地结合了离子电扩散、通道流体运动、热自加热和机械变形。所得到的守恒形式非线性耦合偏微分方程组使用伽辽金有限元方法离散。通过计算具有K+和Na+离子的圆柱形电压操作离子纳米通道的模拟来验证所提出的计算模型。我们首先研究电化学和流体动力学效应之间的耦合。然后，我们通过研究热梯度的影响来丰富建模图像。最后，我们添加导致通道变形的机械应力，并研究其对通道功能响应的影响。结果表明，在没有机械变形的情况下流体和热场没有影响，而如果将机械应力包含在模型中，离子分布和通道功能响应会被显著修改。这些预测与关于蛋白质构象在通道电化学特性调制中的重要性的生物物理推测一致。
引用
@article{arxiv.1509.07301,
title = {Three-Dimensional Simulation of Biological Ion Channels Under Mechanical, Thermal and Fluid Forces},
author = {Riccardo Sacco and Paolo Airoldi and Aurelio G. Mauri and Joseph W. Jerome},
journal= {arXiv preprint arXiv:1509.07301},
year = {2015}
}