Недавние исследования показали, что в клетках как дрожжей, так и бактерий скорость диффузии РНК-белков - сложных молекул, передающих важную информацию по всей клетке, - распределяется по характерному экспоненциальному закону. Как оказалось, эти паттерны демонстрируют максимально возможную степень беспорядка, или «энтропию», из всех возможных процессов диффузии внутри клетки. В новом исследовании, опубликованном в EPJ B, Юичи Итто из Технологического института Аити в Японии изучает это поведение более подробно, изучая локальные колебания скорости диффузии белков РНК. Сопоставив эти мелкомасштабные скорости диффузии с изменяющимися во времени значениями энтропии, он обнаружил, что скорости изменения энтропии в определенные интервалы времени выше в областях с более высокими скоростями диффузии РНК.
Работа Итто дает новое понимание сложных биохимических процессов, происходящих внутри клеток. Эта работа может позволить исследователям наложить более строгие математические ограничения на то, как они функционируют. Он также показывает, что диффузионная динамика РНК аналогична термодинамическому поведению в более крупных системах. Его расчеты подразумевают, что различия в изменяющейся во времени энтропии в разных частях клетки прямо сравнимы с изменяющимися во времени различиями в температуре, возникающими в результате потока тепла через тепловые системы. Это поведение было получено с помощью ряда математических уравнений. Они связывают скорости диффузии РНК в малых масштабах с их последующими скоростями энтропии, изменяющимися при диффузии.
Благодаря этому подходу он успешно вывел характерные экспоненциальные закономерности скорости диффузии РНК, начиная с базовой математики. Его результаты впервые подтверждают предыдущие наблюдения о том, что в клетках дрожжей и бактерий диффузия РНК представляет собой максимально возможное распределение энтропии.