論文の概要: Molecular Dynamics-Derived Coloured Noise Mediates Anderson Localisation and Environment-Assisted Transport of Tryptophan Excitons in Tubulin
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.11135v2
- Date: Tue, 14 Jul 2026 12:59:18 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-15 12:51:44.668757
- Title: Molecular Dynamics-Derived Coloured Noise Mediates Anderson Localisation and Environment-Assisted Transport of Tryptophan Excitons in Tubulin
- Title（参考訳）: 分子動力学による発色騒音の媒介物質とトリプトファンエキシノンのタンパク中への局在と環境支援輸送
- Abstract要約: チューリン$$-二量体中のトリプトファン残基は、量子エクシトン輸送をサポートするために提案されている秩序付き芳香族ネットワークを形成する。
このシステムの既存の研究は、主にホワイトノイズの嫌悪を前提としているが、トリプトファン部位と結合したタンパク質溶出浴の統計的性質は、生理的条件下では未確認のままである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.3807859854345834
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The tryptophan residues in tubulin $αβ$-dimers form an ordered aromatic network that has been proposed to support quantum exciton transport even under physiological environmental noise. Existing studies of this system mostly assume white-noise dephasing, but the statistical properties of the protein-solvent bath coupled to tryptophan sites remain uncharacterised under physiological conditions. Here we characterise this fluctuation bath via all-atom molecular dynamics simulations of a solvated tubulin dimer at 310 K, combining high-frequency and long-time trajectories with 10 fs and 10 ps sampling intervals. The resulting autocorrelation of the site-energy fluctuations is tri-exponential, with three well-separated decay modes: sub-100-fs and picosecond fluctuations driven by water dynamics, and a nanosecond mode originating from protein conformational rearrangements. All three modes fall deep within the non-Markovian regime. We further demonstrate that the slow protein mode introduces strong quasi-static disorder, which results in Anderson localisation, while the two fast water modes frequently tune chromophore pairs through resonance, enabling environment-assisted quantum transport (ENAQT). On the full eight-site network, the coloured-noise bath confines excitons predominantly to strongly coupled proximal tryptophan pairs, in marked contrast to the more uniform delocalisation predicted by the standard white-noise Haken-Strobl model. Our workflow generalises to other pigment-protein systems with solvent-exposed chromophores.
- Abstract（参考訳）: チューリン$αβ$-二量体中のトリプトファン残基は、生理的環境ノイズの下でも量子エクシトン輸送をサポートするために提案されている秩序付き芳香族ネットワークを形成する。
このシステムの既存の研究は、主にホワイトノイズの嫌悪を前提としているが、トリプトファン部位と結合したタンパク質溶出浴の統計的性質は、生理的条件下では未確認のままである。
ここでは、この揺らぎ浴を310Kの溶存チューバリン二量体の全原子分子動力学シミュレーションにより特徴づけ、高周波および長時間の軌道を10fs、10psのサンプリング間隔で組み合わせた。
サイト・エネルギ・揺らぎの自己相関は、水動力学によって駆動されるサブ100-fsとピコ秒のゆらぎと、タンパク質の配座再構成に由来するナノ秒モードの3つのよく分断された崩壊モードを持つ。
これら3つのモードは、非マルコフ体制の奥深くに収まる。
さらに、低速タンパク質モードは強い準静電障害を生じさせ、アンダーソンの局所化を招き、2つの高速水モードは共鳴によってしばしば色調ペアを調整し、環境支援量子輸送(ENAQT)を可能にした。
フル8サイトネットワーク上では、有色ノイズ浴は、主に強く結合した近位トリプトファンペアに励起基を閉じ込めるが、標準ホワイトノイズのHaken-Stroblモデルによって予測されるより均一な非局在化とは対照的である。
我々のワークフローは、溶媒を放出したクロロフォアを持つ他の色素タンパク質システムに一般化される。
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