Одним из главных принципов уникальной «системы Физтеха», заложенной в основу образования в МФТИ, является тщательный отбор одаренных и склонных к творческой работе представителей молодежи. Абитуриентами Физтеха становятся самые талантливые и высокообразованные выпускники школ всей России и десятков стран мира.

Студенческая жизнь в МФТИ насыщенна и разнообразна. Студенты активно совмещают учебную деятельность с занятиями спортом, участием в культурно-массовых мероприятиях, а также их организации. Администрация института всячески поддерживает инициативу и заботится о благополучии студентов. Так, ведется непрерывная работа по расширению студенческого городка и улучшению быта студентов.

Адрес e-mail:

Модель слияния липидных мембран, основанная на низкоэнергетических промежуточных состояниях. Расчет энергии сжатой поры. Учет влияния спонтанной кривизны

А.С. Акимов, Ю.А. Чизмаджев, П.И. Кузьмин

Московский физико-технический институт

Институт электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН

 

Рассматривается процесс слияния бислойных липидных мембран. Начальная стадия слияния – выгибание мембран навстречу друг другу с образованием т.н. димплов. Энергию, необходимую для такой деформации, обеспечивают белки слияния, например, гемагглютинин (HA) в случае вируса гриппа. Силы гидратационного отталкивания стремятся удалить гидрофильные головки липидных молекул из области контакта димплов. В результате, на вершинах димплов образуются гидрофобные области, притяжение которых приводит к слиянию цис-монослоев и образованию сталка. Для объединения транс-монослоев необходимо расширение сталка. Предполагается, что на этой стадии липидные молекулы транс-монослоя смещаются перпендекулярно его поверхности, формируя, таким образом, модифицированный сталк .

Далее процесс слияния удобно рассматривать в обратном порядке, т.е. двигаясь от поры слияния к модифицированному сталку. Когда размер водного просвета поры достигает r_w ~ 4-6 A, движение транс-монослоя прекращается из-за действия мощных сил гидратационного отталкивания. Дальнейшее уменьшение радиуса возможно только за счет сжатия бислоя, формирующего пору. При уменьшении экваториального сечения сжатой поры, ее энергия возрастает и при некотором радиусе становится равной энергии модифицированного сталка. В этой точке термодинамически возможен переход модифицированного сталка в сжатую пору.

Нами был проведен расчет энергии сжатой поры с учетом деформаций изгиба и растяжения/сжатия. Предполагалось, что поверхности монослоев - тороидальные, гладко сопряженные со сферическими сегментами димплов. Такая конфигурация системы позволяет найти угловое распределение толщины бислоя при каждом фиксированном радиусе сжатой поры. Для нахождения положения границы раздела монослоев проводилась минимизация энергии изгиба и растяжения/сжатия каждого элементарного объема бислоя. По известной толщине бислоя и положению границы определялось угловое распределение толщины каждого монослоя. Полученные толщины использовались для вычисления суммарной энергии системы. Изгибная энергия системы вычислялась в предположении ненулевой спонтанной кривизны транс-монослоя. В этом случае выводы данной модели допускают экспериментальную проверку в опытах по измерению ожидаемого времени слияния при модификации транс-монослоя липидами различной молекулярной геометрии.

Получено, что при радиусе r * = 37 A, энергия сжатой поры равна энергии модифицированного сталка того же радиуса. Проведенные численные расчеты показывают, что энергетический барьер перехода модифицированного сталка в сжатую пору составляет примерно 40 kT и может быть преодолен за счет тепловых флуктуаций за время ожидания порядка 1 мин. Энергии сжатой и обычной поры – монотонно убывающие функции внешнего радиуса, что обеспечивает их спонтанное расширение. Процесс слияния завершается объединением липидных бислоев и водных объемов клеток.

Если вы заметили в тексте ошибку, выделите её и нажмите Ctrl+Enter.

© 2001-2016 Московский физико-технический институт
(государственный университет)

Техподдержка сайта

МФТИ в социальных сетях

soc-vk soc-fb soc-tw soc-li soc-li
Яндекс.Метрика