By this author

Influence of Membrane Curvature on the Energy Barrier of Pore Formation

Issue number 2 from 17.09.2025

Образование сквозных проводящих дефектов – пор в липидном бислое – влияет на множество процессов в живых клетках и может приводить к сильнейшим изменениям в клеточном метаболизме. Порообразование представляет собой сложную топологическую перестройку и происходит в несколько этапов: сначала образуется гидрофобная сквозная пора, затем она перестраивается в гидрофильную пору с искривленной кромкой, расширение которой приводит к разрыву мембраны. Формирование поры не происходит спонтанно, так как требует значительных затрат энергии, связанных с деформацией мембраны. Эволюция системы связана с преодолением одного или двух энергетических барьеров, соотношение высот которых влияет на стабильность поры и вероятность ее образования. Мы исследуем влияние кривизны мембраны на высоту энергетического барьера перехода поры в метастабильное гидрофильное состояние. Мы применяем теорию упругости липидных мембран и обобщаем модель порообразования в плоских мембранах на случай произвольной кривизны. Мы показываем, что барьер на порообразование уменьшается на 8 k_BT при уменьшении радиуса кривизны с 1000 до 10 нм, что облегчает формирование метастабильной поры. Полученные нами результаты согласуются с экспериментальными данными и могут применяться при моделировании сложных процессов, происходящих в искривленных участках мембран живых клеток.

13 0