A hybrid model for erythrocyte membrane: a single unit of protein network coupled with lipid bilayer.
A hybrid model for erythrocyte membrane: a single unit of protein network coupled with lipid bilayer.
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红细胞膜的混合模型：与脂质双层耦合的单个蛋白质网络单元。
DOI：
10.1529/biophysj.106.094383
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发表时间：
2007
影响因子：
3.4
通讯作者：
Amy Sungy
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Q. Zhu;C. Vera;R. Asaro;P. Sche;Amy Sungy
为了研究红细胞膜的纳米力学，我们建立了一个将肌动蛋白-谱蛋白网络偶联到脂质双分子层的杂交模型。该模型包括双层结构的傅里叶空间布朗动力学模型、肌动蛋白原丝的布朗动力学模型和谱蛋白的改进虫链模型（包括用于预测张力振荡的索动力学模型）。该模型使我们能够预测单个或多个蛋白质网络单元、脂质双分子层的纳米力学，以及它们相互作用的影响。目前的工作主要集中在肌动蛋白原丝在平衡状态下的姿态与脂质双分子层的升高，通过它们在变形的悬浮复合物上的主要连接。在连接复合体中考虑了两种不同的肌动蛋白-谱蛋白连接。采用点附连接点，预测了大俯仰角和偏航角的分叉。分叉处的热波动可能导致模式切换，从而影响网络和膜的生理性能。相比之下，采用环绕结，俯仰角保持小，分叉的发生大大减少。这些模拟表明了三维分子连接和脂质双分子层/蛋白质网络耦合在细胞膜力学中的重要性。
To investigate the nanomechanics of the erythrocyte membrane we developed a hybrid model that couples the actin-spectrin network to the lipid bilayer. This model features a Fourier space Brownian dynamics model of the bilayer, a Brownian dynamics model of the actin protofilament, and a modified wormlike-chain model of the spectrin (including a cable-dynamics model to predict the oscillation in tension). This model enables us to predict the nanomechanics of single or multiple units of the protein network, the lipid bilayer, and the effect of their interactions. The present work is focused on the attitude of the actin protofilament at the equilibrium states coupled with the elevations of the lipid bilayer through their primary linkage at the suspension complex in deformations. Two different actin-spectrin junctions are considered at the junctional complex. With a point-attachment junction, large pitch angles and bifurcation of yaw angles are predicted. Thermal fluctuations at bifurcation may lead to mode-switching, which may affect the network and the physiological performance of the membrane. In contrast, with a wrap-around junction, pitch angles remain small, and the occurrence of bifurcation is greatly reduced. These simulations suggest the importance of three-dimensional molecular junctions and the lipid bilayer/protein network coupling on cell membrane mechanics.
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