物理学 > 生物物理
[提交于 2018年11月30日
]
标题: 纤维与障碍物相互作用对生长生物聚合物的力-速度关系的影响
标题: The effect of the filament-obstacle interaction on the force-velocity relation of a growing biopolymer
摘要: 我们通过显式处理障碍物扩散以及亚基的随机添加和去除,研究了丝状物-障碍物相互作用对生长生物聚合物的力-速度关系的影响。 我们首先证明,亚基的结合和解离速率满足由丝状物-障碍物相互作用势确定的严格热力学关系。 结合和解离速率不仅取决于作用在障碍物上的平均力,还取决于纳米尺度上势的形状。 仅基于力来估计障碍物引起的结合速率降低,在作用在丝状物尖端的力存在波动时会高估停顿力。 然后我们使用热力学关系进行模拟和解析计算。 我们发现,与一般热力学关系的预期一致,"布朗-Ratchet"模型是生长速度的上限,并且对于纯排斥势,生长速度基本上等于布朗-Ratchet模型所预测的值。 对于深度约为5k_BT的浅势阱,这可能对应于短暂的丝状物-膜连接,零力下的速度是自由丝状物速度的一个显著部分。 在这种情况下,即使无量纲扩散系数很大,生长速度也可能强烈依赖于障碍物扩散系数。 速度的下降比布朗-Ratchet模型预测的更快,在某些情况下,当对抗力为1 pN时,下降幅度可达50倍。 对于深势阱,如可能由强丝状物-膜连接产生的势阱,结合和解离速率都会显著降低,从而减缓聚合过程。 这样的势阱可以在聚合过程中维持拉力,但前提是吸引力势阱有一个与单体尺寸相当或更大的"平台"。
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