پتانسيل الكتروستاتيك يك مولكول زيستي مارپيچي در رژيم ديباي- هوكل با در نظر گرفتن ناهمگني دي‌الكتريك

Investigation of electrostatic potential of a helical biomolecule in the Debye-Huckel regime by considering the dielectric inhomogeneity

درون سلول زنده، بسياري از فرايندهاي بنيادي، شامل تغييراتي در مولكول‌هاي باردار مارپيچي و برهم‌كنش‌هاي بين آنها است. رشته‌هاي اكتين و DNA مهم‌ترين نمونه‌ها از مولكول‌هاي باردار مارپيچي هستند. در اين مقاله يك مولكول باردار دو رشته‌اي واقع در محلول در نظر گرفته مي‌شود. مطابق موارد موجود در طبيعت، ثابت دي‌الكتريك چنين مولكول‌هايي تفاوت قابل توجهي با ثابت دي‌الكتريك محيط پيرامون اين مولكول‌ها دارد. به منظور محاسبه پتانسيل الكتروستاتيك مسأله در رژيم ديباي- هوكل، تابع گرين ديباي- هوكل را به دست مي‌آوريم و با استفاده از اين تابع گرين، پتانسيل الكتروستاتيك دستگاه را محاسبه مي‌كنيم. علاوه بر اين، وابستگي پتانسيل الكتروستاتيك به ناهمگني دي‌الكتريكي، پارامترهاي ساختاري و غلظت نمك را بررسي مي‌كنيم. اين مطالعه مي‌تواند بيش از پيش نقش برهم‌كنش‌هاي الكتروستاتيك را در بسياري از فرايندهاي بنيادي شامل مولكول‌‌هاي باردار مارپيچي مانند DNA و رشته‌هاي اكتين، روشن سازد.

Inside living cells, many essential processes involve deformations of charged helical molecules and the interactions between them. Actin filaments and DNA molecules are important examples of charged helical molecules. In this paper, we consider an impermeable double stranded charged molecule in the solvent. According to the nature, the dielectric constant of the molecule is considerably different from that of the bulk. In order to calculate the electrostatic potential in the problem in the Debye-Huckel regime, we find the proper Debye-Huckel Green function for the problem. Using this Green function, we calculate the electrostatic potential in the system. Furthermore, we study the dependence of the electrostatic potential on the dielectric inhomogeneity, structural parameters and the salt concentration. This study could shed some light on the role of electrostatic interactions in many essential processes involving charged helical molecules such as actin filaments and DNA molecules