Polarization Effects in Water-Mediated Selective Cation Transport across a Narrow Transmembrane Channel
Notice bibliographique
Résumé
Despite the progress in modeling complex molecular systems of ever-increasing complexity, a quantitatively accurate computational treatment of ion permeation through narrow membrane channels remains challenging. An important factor to reach this goal is induced electronic polarization, which is likely to impact the permeation rate of small ions through narrow molecular pores. In this work, we extended the recently developed polarizable force field based on the classical Drude oscillators to assess the role of induced polarization effects on the energetics of sodium and potassium ion transport across the gramicidin A (gA) ion channel. The inclusion of induced polarization lowers barriers present in 1D potential of mean force (PMF) for cation permeation by ∼50% compared to those obtained with the additive force field. Conductance properties calculated with 1D PMFs from Drude simulations are in better agreement with experimental results. Polarization of single-file water molecules and protein atoms forming the narrow pore has a direct impact on the free-energy barriers and cation-specific solid-state NMR chemical shifts. Sensitivity analysis indicates that small changes to water-channel interactions can alter the free energy barrier for ion permeation. These results, illustrating polarization effects present in the complex electrostatic environment of the gA channel, have broad implications for revising proposed mechanisms of ion permeation and selectivity in a variety of ion channels.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».