热涨落促进低负载下细菌鞭毛马达的高速旋转

内容形式：摘要译文

细菌鞭毛马达是一种由质子驱动的旋转纳米机器，可将离子流转化为机械运动。MotA₅-MotB₂ 定子复合物的质子偶联旋转会产生扭矩，但这一过程如何驱动高速旋转仍不清楚。在此，我们利用单分子纳米光度测量，在低负载条件下解析阶跃式旋转。降低胞内 pH 会选择性地延长停留时间，而不影响步进持续时间，这表明质子解离会触发扭矩产生。结构分析进一步表明，转子在完成基本步进角（约 11°）之前便与定子脱离，这意味着仅靠动力冲程并不足以完成旋转。值得注意的是，无定子马达的旋转扩散系数与低负载下野生型马达的推断值高度吻合。这些发现支持这样一种模型：内在热涨落可弥补动力冲程作用范围有限的不足，从而实现快速旋转。我们的研究揭示了一种混合机制：离子驱动的构象变化使随机运动产生偏向，从而实现高效能量转换。

关键词：细菌鞭毛马达 · 热涨落 · 旋转扩散 · 质子驱动 · 单分子纳米光度测量 · 能量转换

原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.09.750262v1?rss=1