Does Electric Friction Matter in Living Cells?
Does Electric Friction Matter in Living Cells?
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DOI：
10.1021/acs.jpcb.1c02783
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发表时间：
2021-06-17
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Hofmann H
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Makarov DE;Hofmann H
带电蛋白质的热运动导致细胞内电场随机波动。根据波动耗散定理，这种波动会产生额外的摩擦力。然而，这些波动对细胞质中蛋白质的扩散和动力学的影响尚不清楚。在这里，我们通过使用与时间相关的摩擦记忆内核处理广义朗之万方程模型内的电场波动，提供了这种效应的数量级估计。我们发现与溶剂摩擦相比，电摩擦通常可以忽略不计。然而，对于具有高净电荷的生物分子（例如本质上无序的蛋白质和 RNA），预计蛋白质扩散和动力学会显着减慢。结果表明，细胞中生物分子之间的直接接触不一定需要改变它们的动力学。
The thermal motion of charged proteins causes randomly fluctuating electric fields inside cells. According to the fluctuation–dissipation theorem, there is an additional friction force associated with such fluctuations. However, the impact of these fluctuations on the diffusion and dynamics of proteins in the cytoplasm is unclear. Here, we provide an order-of-magnitude estimate of this effect by treating electric field fluctuations within a generalized Langevin equation model with a time-dependent friction memory kernel. We find that electric friction is generally negligible compared to solvent friction. However, a significant slowdown of protein diffusion and dynamics is expected for biomolecules with high net charges such as intrinsically disordered proteins and RNA. The results show that direct contacts between biomolecules in a cell are not necessarily required to alter their dynamics.
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