Forbedret model af energimotorvej langs proteinstrenge

Har du nogensinde hørt om polaroner? De er en slags kvasipartikler, der er et resultat af elektroner, der fanger sig selv i et vibrerende krystalgitter. Polaroner kan udnyttes til at transportere energi under visse forhold relateret til de relative vibrationer af elektronerne og selve gitteret. Teorien, der forklarer, hvordan polaroner bærer energi i krystaller, kan anvendes på lange molekyler kaldet polypeptider - som kan foldes til proteiner.

I en ny undersøgelse offentliggjort i EPJ B , Jingxi Luo og Bernard Piette fra Durham University, Storbritannien, præsentere en ny matematisk model, der beskriver, hvordan polaroner kan fortrænges på en rettet måde med minimalt energitab i lineære peptidkæder - som blev brugt som en proxy til undersøgelse af proteiner. Modellen redegør derfor for energitransportmekanismen, der forklarer, hvordan energi genereret inde i en biologisk celle bevæger sig langs transmembrane proteiner mod cellens ydre.

Så hvordan skabes polaroner? Regelmæssige krystalgitre viser spontane vibrationer. Tilstedeværelsen af ​​elektroner frembringer lokale forvrængninger af disse vibrationer. Når elektronerne og gitteret oplever en bestemt form for elektromagnetisk interaktion, eller kobling, energipotentialet for elektronen sænkes, dermed fange den i gitteret. En lignende kobling finder sted mellem polaroner og peptidenhederne i polypeptider.

Ved hjælp af simuleringer, Forfatterne fandt ud af, at det, der bestemmer polaronernes evne til at transportere energi, delvist er forbundet med graden af ​​symmetri af elektronens interaktion med gitteret. En forudsigelse af deres model er, at et konstant elektrisk felt, bruges sammen med tilfældige kræfter forårsaget af varme i cellemiljøet, kan initiere og opretholde bevægelsen af ​​en polaron langs en polypeptidkæde. Og dette elektriske felt matcher den konstante energipotentialeforskel, der findes på tværs af membranen i en typisk celle.