兩板間黏著叢集的強度

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姓名

湯智超(Chih-Chao Tang) 查詢紙本館藏

畢業系所

生物物理研究所

論文名稱

兩板間黏著叢集的強度
(The strength of an adhesion cluster between two plates)

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摘要(中)

我們提出了一個理論模型來描述配體-受體叢集的生命期
T( f , Nt )與叢集大小Nt、外力F 的關係，這裡f = F/Nt 為每
一配體-受體對所受之力。此叢集是由Nt 個平行的配體受體
對所組成。由反應速率方程式我們找到一個叢集的特徵力
fc ，我們由不同外力下的蒙地卡羅模擬發現(1)當f >fc 時,
叢集生命期與叢集大小無關。這是由於在反應速率方程式
中，鍵結數目在叢集中所佔比例的衰變與叢集大小無關，而
與f 有關。(2)當f =fc 時，生命期與叢集大小有冪次關係
lnT~lnNt。為了解釋此結果我們引入等效自由能G，則一叢
集的斷裂過程可以用一假想粒子在位能G 下的運動來描
述。在f =fc 時，G 有個反曲點，且叢集生命期大多都花在反
曲點附近的區域上，由標度分析可得lnT~lnNt。(3)當f ="" 我們得到lnt~nt，此時g="" 在nb="" 空間中有一個井，所以叢集
="" 生命期大約是此粒子跨越此井所需要的時間，利用kramers
="" 粒子脫離率定律可得lnt~="" nt。我們的研究證明了只要配體受
="" 體對的斷裂率以及重新鍵結率是f="" 與叢集鍵結比例的函數，
="" 則都可以得到以上的三種關係。

摘要(英)

="" we="" present="" a="" theoretical="" model="" to="" study="" the="" lifetime="" t(nt,="" f)="" of="" an="" adhesion
="" cluster="" under="" external="" force="" f,="" where="" nt="" is="" size="" and="" f="F/Nt." the
="" composed="" parallel="" ligand-receptor="" pairs.="" find="" character-
="" istic="" fc="" predicted="" by="" rate="" equation.="" monte="" carlo="" simulation,="" we
="" show="" (i)="" when=""> fc, T is independent of Nt. This can be explained by the
rate equation which predicts that the fraction of connected ligand-receptor
pairs nb(t) depends on f, but not on Nt. (ii)When f = fc, lnT(Nt, f) ∼ lnNt.
To explain the result we construct the effective free energy G and treat the
force pulling process as a particle moving under G in Nb space. G(f = fc)
has a flat region where the particle spends most of its lifetime to cross it.
By estimating the width of the flat region with dimensional analysis, we find
lnT(Nt, f) ∼ lnNt. (iii) When f < fc regime, lnT(Nt, f) ∼ Nt because
G(f < fc) has a barrier with barrier height ∼ Nt and lifetime T comes from
the barrier crossing time of the particle, as a result lnT(Nt, f) ∼ Nt. Finally
we show that the above three relations exist as long as the rebinding and
unbinding rates are functions of f and nb.

關鍵字(中)

★ 叢集
★ 黏著
★ 強度

關鍵字(英)

★ cluster
★ adhesion

論文目次

1 Introduction 1
2 Background and Model 6
2.1 Smoluchowski equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.2 Kramers’ theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.3 Our Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.4 Master Equation and Rate equation . . . . . . . . . . . . . . . 14
3 Simulation and Results 19
3.1 Monte Carlo Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.1.1 Gillespie Algorithm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.2 Simulation Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.2.1 T(Nt, f > fc) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.2.2 T(Nt, f = fc) and Effective free energy G . . . . . . . . 22
3.2.3 T(Nt, f < fc) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4 Conclusion 33
Bibliography 36

參考文獻

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38

指導教授

陳宣毅(Hsuan-Yi Chen)

審核日期

2007-7-11

推文