Modelli Stocastici nella Dinamica del Sistema Actina-Miosina

Con riferimento al problema della contrazione muscolare, sotto il profilo dei fenomeni a livello molecolare coinvolti, viene affrontato il problema della modellizzazione del meccanismo responsabile per lo scorrimento della testina di miosina lungo il filamento di actina. In particolare, viene affrontata la controversa questione relativa alla validità  della teoria dell'accoppiamento debole rispetto alla teoria del Lever-arm nella dinamica actina-miosina, reinterpretando ed estendendo il modello con potenziale di tipo washboard proposto altrove. In questo nuovo modello si assume che un moto browniano, in grado di sfruttare l'energia termica ambientale, coesista con lo spostamento deterministico contemplato nella teoria del Lever-arm. Ne risulta un eccellente adattamento del modello ad una serie di dati sperimentali relativi allo scivolamento sotto diverse condizioni di carico. Le argomentazioni di carattere teorico sono supportate dai risultati ottenuti per mezzo di accurate simulazioni numeriche, attraverso le quali viene anche dimostrata la robustezza del modello per differenti scelte dei parametri e del profilo del potenziale. Infine, viene proposto un modello di motore browniano consistente nel moto a balzi di una particella in un potenziale asimmetrico, periodico e con unico minimo che compie una traslazione di ampiezza pari al semiperiodo agli istanti di occorrenza di due processi di Poisson. Le quantità  rilevanti in questo contesto, quali flusso, forza guida effettiva, forza d'arresto, potenza ed efficienza del motore, sono esplicitamente calcolate in funzione dei parametri del modello in forma di medie di funzioni della variabile aleatoria rappresentante la posizione della particella rappresentante la testina di miosina. Attraverso il concetto di potenziale guida effettivo si fornisce, inoltre, nel caso di transizioni (da un potenziale ad un altro) simmetriche, un collegamento con il modello coinvolgente il potenziale di tipo washboard sopra menzionato, fornendone cosଠuna giustificazione costruttiva.