物理学 > 生物物理
[提交于 2015年10月1日
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标题: 在活细胞粘弹性环境中建模磁敏感离子通道
标题: Modeling magnetosensitive ion channels in viscoelastic environment of living cells
摘要: 我们提出并研究了一种假设的磁敏感离子通道模型,长期以来人们认为这种模型可能是解释弱磁场对从磁趋性细菌到鱼类、鸟类、大鼠、蝙蝠及其他哺乳动物(包括人类)等生物的影响的一个可能候选者。 该模型的核心是由一组磁小体组成的短链,这些磁小体作为传感器,通过弹性连接器与形成细胞膜中小簇的离子通道的门控元件耦合。 磁传感器的一端固定在附着于膜上的细胞骨架元素上,并暴露在粘弹性的胞质溶胶中。 其自由端可以在粘弹性的胞质溶胶中随机且次扩散地重新定向,响应外部磁场的变化,并打开耦合离子通道的门。 由于门控元件的双稳态特性,传感器的动力学通常是双稳态的,门控元件可以处于两种状态,其概率取决于传感器的方向。 对于实际参数,研究表明,对于由单畴磁小体构成的传感器棒(每根磁小体具有在磁趋性细菌和其他生物中发现的典型尺寸,或者甚至只有一个足够大的自然存在的特征尺寸的纳米颗粒),该模型通道可以在地球磁场中运行,这些单畴磁小体的数量仅为5到7个。 研究表明,由于介质的粘弹性,双稳态门控动力学通常表现出通道在开放和关闭状态下的停留时间呈幂律和拉伸指数分布。 这为解释其他离子通道的这种异常动力学提供了通用的物理机制,这些离子通道的传感器在由胞质溶胶或生物膜提供的粘弹性环境中移动,在相当普遍的情况下,超出了我们探索的磁敏感离子通道这一迷人假设的范围。
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