Dielectric properties of proteins : microscopic and macroscopic theory

¹ Howard Hughes Medical Institute and Department of Molecular Biophysics and Biochemistry, Yale University, New Haven, CT 06511, USA ;
² Laboratoire d’Enzymologie Physico-Chimique, Université de Paris-Sud, 91405 Orsay, France.
³ MRC Laboratory of Molecular Biology, Cambridge, UK.

Abstract

A microscopic description of protein dielectric properties [1,2] is directly compared to a simpler, standard, continuum model [4], using cytochrome c as a model system. Relaxation free energies in response to a perturbing point test charge are compared, as well as the reorganization free energy for electron transfer between two cytochromes. The models agree regarding the mean properties of the system, but the continuum model underestimates the spatial variations of the local susceptibility, and greatly overestimates the reorganization free energy for electron transfer.

Résumé

Nous comparons une description microscopique des propriétés diélectriques des protéines [1,2] à un modèle macroscopique standard [4], prenant le cytochrome c comme système modèle. Nous calculons l’énergie libre de relaxation en réponse à une charge perturbatrice ponctuelle, et l’énergie de réorganisation pour le transfert d’un électron entre deux cytochromes. Les modèles concordent quant aux propriétés moyennes du système, mais le modèle macroscopique sous-estime la variation spatiale de la susceptibilité locale, et surestime fortement l’énergie de réorganisation pour le transfert d’électron.