膜曲率对脂质双分子层中孔形成能垒的影响：为细胞过程建模提供关键依据

研究人员探究膜曲率对孔转变为亚稳亲水态能垒高度的影响，发现能垒随曲率半径减小而降低，可用于建模细胞复杂过程。

　　在脂质双分子层（lipid bilayer）中，贯穿性导电缺陷 —— 孔隙（pores）的形成会影响活细胞中的许多过程，还可能导致细胞代谢发生显著变化。孔隙形成是一个复杂的拓扑重排过程，分几个阶段进行：首先形成疏水性贯穿孔，然后重构为具有弯曲边缘的亲水性孔隙，其扩张会导致膜破裂。由于孔隙形成需要消耗与膜变形相关的大量能量，所以它不会自发发生。系统的演化与克服一个或两个能量壁垒（energy barriers）有关，它们的高度比值会影响孔隙的稳定性及其形成的概率。研究人员研究了膜曲率对孔隙转变为亚稳亲水态的能量壁垒高度的影响。他们应用脂质膜弹性理论，并将平面膜中孔隙形成的模型推广到任意曲率的情况。研究表明，当曲率半径从 1000 纳米减小到 10 纳米时，孔隙形成的壁垒降低了 8k_BT，这有利于亚稳孔隙的形成。该研究结果与实验数据一致，可用于模拟活细胞膜弯曲区域中发生的复杂过程。