¿Has oído hablar de los polarones? Son una especie de cuasi-partícula resultante de los electrones que se auto-atrapan en una red cristalina vibrante. Los polarones se pueden aprovechar para transportar energía en determinadas condiciones relacionadas con las vibraciones relativas de los electrones y la propia red. La teoría que explica cómo los polarones transportan energía en cristales se puede aplicar a moléculas largas llamadas polipéptidos, que pueden plegarse en proteínas.
En un nuevo estudio publicado en EPJ B , Jingxi Luo y Bernard Piette de la Universidad de Durham, REINO UNIDO, presentan un nuevo modelo matemático que describe cómo los polarones se pueden desplazar de forma dirigida con una mínima pérdida de energía en las cadenas de péptidos lineales, que se utilizaron como proxy para el estudio de proteínas. Por lo tanto, el modelo tiene en cuenta el mecanismo de transporte de energía que explica cómo la energía generada dentro de una célula biológica se mueve a lo largo de las proteínas transmembrana hacia el exterior de la célula.
Entonces, ¿cómo se crean los polarones? Las celosías de cristal regulares muestran vibraciones espontáneas. La presencia de electrones produce distorsiones localizadas de estas vibraciones. Cuando los electrones y la red experimentan un tipo particular de interacción electromagnética, o acoplamiento, el potencial de energía del electrón se reduce, atrapándolo así dentro de la celosía. Tiene lugar un acoplamiento similar entre los polarones y las unidades peptídicas en los polipéptidos.
Usando simulaciones, los autores encontraron que lo que determina la capacidad de los polarones para transportar energía está parcialmente relacionado con el grado de simetría de la interacción del electrón con la red. Una predicción de su modelo es que un campo eléctrico constante, utilizado en concierto con fuerzas aleatorias causadas por el calor en el entorno celular, puede iniciar y mantener el movimiento de un polarón a lo largo de una cadena polipeptídica. Y este campo eléctrico coincide con la diferencia de potencial de energía constante que se encuentra a través de la membrana de una célula típica.
