Efeito do acoplamento íon carbonilas no transporte iônico no canal de potássio

Abstract

Este trabalho de conclusão de curso tem como objetivo apresentar uma interpretação quântica para o canal iônico de KscA e quais as consequências desta interpretação. O canal iônico de potássio é uma estrutura comum encontrada em diversas células, mas o processo de transporte de íons em seu interior ainda não é plenamente conhecido. De acordo com Vaziri et. al [1] podemos supor que o íon se comporta como uma onda quântica no interior do canal. Para analisar essa proposta, simulamos o canal iônico inicialmente em duas configurações, uma configuração periódica e outra linear, com o objetivo de verificar o comportamento de uma partícula nesses sistemas, e como a variação de certos parâmetros afetam esse comportamento. Utilizando o caso linear como base, aproximamos a simulação de um caso realista, onde o sistema está em contato com o ambiente e permite o fluxo de partículas para o meio interior ou para o meio exterior do canal. Utilizando este novo sistema linear em contato com o ambiente, iremos analisar como diferentes parâmetros na simulação afetam o fluxo de íons para fora do sistema. Por último, estendemos a simulação para permitir a presença de uma segunda partícula, trazendo o sistema para um caso ainda mais próximo do real, novamente focando no fluxo de saída do sistema. A partir das simulações pudemos concluir que o sistema de duas partículas é menos eficiente devido a interferência entre as partículas, impedindo a livre passagem pelo canal. Apesar desta interferência, estudos apontam que o canal geralmente se encontra preenchido por dois íons.

This study has the goal of presenting a quantum interpretation to the ionic channel KscA and the implication of this interpretation. The potassium ionic channel is a structure commonly found in a variety of cells, but the mechanism behind the transport of ions in its interior remains unknown. One interpretation given by Vaziri et. al [1] for this mechanism supposes that the ion behaves as a quantum wave inside the channel. To analyse this interpretation, we firstly simulated the ion channel in two distinct configurations, a linear one and a periodic one, with the intent of studying the behaviour of a particle in these systems, and how different parameters affect this behaviour. Using the linear case as a base, we approximate it to a more realistic setting, where the system is in contact with the environment and allows a current inward and outward of the channel. Utilizing this new linear system in contact with the environment as a basis we analyse how different parameters in the simulation affects the current exiting the channel. Lastly we expand the simulation to allow the presence of a second particle, bringing the system even closer to a realistic setting, once more focusing on the exit current of the channel. Based on the simulations, we can conclude that a system of two particles is less efficient due to the interference between the particles, preventing the free passage through the channel. Despite this interference, studies suggest that the channel is occupied by two ions at any given time.