我国科大物理系袁军华、张榕京课题组经过对细菌鞭毛马达在阻停时的转向动力学的准确丈量，提出了马达转向别构调控的非平衡热力学新机制，该机制对其它分子马达调控的非平衡机制也有启示。该研讨结果于2021年12月21日宣布在《物理谈论快报》上[Phys. Rev. Lett. 127, 268101 (2021)]。

  细菌运动是其生计和感染宿主的要害。鞭毛驱动的细菌游动是细菌的典型运动机制。鞭毛马达有两大功用：发生力矩驱动鞭毛丝的滚动而使细菌游动；根据环境调理其顺时针和逆时针转向的概率而调理细菌游动形式，从而使细菌游向有利生计环境、逃避有害环境。马达转向调控是一个典型的别构调控进程。别构调控是指蛋白质复合体(protein complex)的一个位点结合效应因子(effector)后，经过长程构象变化来影响其它位点功用的现象。这是在生命现象中广泛存在的一个重要调控机制，都会存在于酶的活性调理、信号转导体系的受体活性调理、离子通道调控、基因表达调控等重要生理进程中。鞭毛马达动力学性质受其负载影响很大，以往研讨了其转向调控从低到高负载下的动力学性质，但由于技能约束，对极高负载乃至是阻停下的转向动力学未有研讨。该团队提出了使用光镊阻停鞭毛马达、并利用光镊的高时空分辩来对马达在阻停下的转向动力学进行高分辩研讨的办法，准确丈量了马达在阻停下的转向动力学性质。该团队进一步对比了其它负载下的动力学性质，提出了马达顺时针和逆时针转向下力矩的不对称供给马达转向调控非平衡能量输入的新机制，一致地解说了马达在所有负载下转向调控的动力学性质。这一发现可启示研讨其它别构调控进程的或许非平衡热力学机制，也解说了马达在两个转向下力矩不对称性的重要生理含义。

  （a）阻停下的细菌明场图画。“x”代表光镊方位，“.”代表胞体经过鞭毛丝粘住玻璃片的方位。（b）试验概念图。

  （c）一个典型的马达转向改动信号。纵轴代表光镊x信号输出，右边是对应的信号统计图。上述研讨得到了国家自然科学基金委、科技部、合肥壮科学中心协同立异培育基金、博士后立异人才方案的支撑。

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