Белковые машины бессознательно создают флуктуирующие потоки

Международная группа исследователей показала, что белковые машины, независимо от их конкретных функций, могут коллективно индуцировать флуктуирующие гидродинамические потоки и существенно усиливать диффузионное движение частиц в клетке.

Биологические клетки содержат большое количество активных белков, которые постоянно меняют свою конформацию. Эти белковые машины выполняют различные функции, действуя как моторы, ионные насосы или ферменты, и для поддержания своего циклического функционирования им необходим субстрат, например, АТФ.

Профессор Александр С. Михайлов и профессор Раймонд Капрал предположили, что эти белки генерируют нетепловые гидродинамические потоки, которые усиливают диффузионное движение частиц. Теоретически они также продемонстрировали хемотаксисоподобный дрейф в присутствии градиентов концентраций активных белков или субстрата (АТФ). Такие универсальные неравновесные эффекты справедливы для всех пассивных частиц и для самих белковых машин.

Поскольку флуктуирующие поля потоков возникают из-за неравновесных эффектов, из этих полей можно извлекать работу или энергию. Другими словами, эти активные белки могут поставлять энергию в систему распределённым образом, помимо выполнения своих специфических функций. Это может изменить наше представление об активных процессах в клетке.