Вы когда-нибудь слышали о поляронах? Они представляют собой своего рода квазичастицы, возникающие в результате самозахвата электронов в колеблющейся кристаллической решетке. Поляроны можно использовать для переноса энергии при определенных условиях, связанных с относительными колебаниями электронов и самой решетки. Теория, объясняющая, как поляроны переносят энергию в кристаллах, может быть применена к длинным молекулам, называемым полипептидами, которые могут складываться в белки. В новом исследовании, опубликованном в EPJ B, Jingxi Luo и Bernard Piette из Университета Дарема, Великобритания, представляют новую математическую модель, описывающую, как поляроны могут быть смещены направленным образом с минимальными потерями энергии в линейных пептидных цепях, которые использовались в качестве прокси. для изучения белков. Таким образом, модель объясняет механизм переноса энергии, объясняющий, как энергия, генерируемая внутри биологической клетки, перемещается по трансмембранным белкам к внешней стороне клетки.
Так как же создаются поляроны? Регулярные кристаллические решетки демонстрируют спонтанные колебания. Присутствие электронов вызывает локальные искажения этих колебаний. Когда электроны и решетка испытывают особый вид электромагнитного взаимодействия или связи, энергетический потенциал электрона снижается, таким образом, он оказывается в ловушке внутри решетки. Аналогичная связь имеет место между поляронами и пептидными единицами в полипептидах.
Используя моделирование, авторы обнаружили, что то, что определяет способность поляронов переносить энергию, частично связано со степенью симметрии взаимодействия электрона с решеткой. Одно из предсказаний их модели состоит в том, что постоянное электрическое поле, используемое в сочетании со случайными силами, вызванными теплом в клеточной среде, может инициировать и поддерживать движение полярона вдоль полипептидной цепи. И это электрическое поле соответствует постоянной разности энергетического потенциала на мембране типичной клетки.