光漂白后荧光恢复 (FRAP) 的反应 - 亚扩散模型
统计力学
2015-06-10 v1 亚细胞过程
摘要
反常扩散，特别是亚扩散，常被引用为稠密生物介质中的运动机制，并可能对细胞水平的结合/解离事件动力学产生重大影响。在本工作中，我们将反常扩散纳入先前开发的 FRAP 实验模型中。我们对亚扩散输运的具体实现基于荧光粒子运动的连续时间随机游走 (CTRW) 描述，因为 CTRW 特别适合纳入结合/解离事件。为了模拟荧光亚扩散粒子在结合态和非结合态之间的切换，我们推导了一个具有相当普遍适用性的分数阶反应 - 亚扩散方程。使用合适的初始条件和边界条件，将该方程纳入描述 FRAP 实验二维动力学的模型中。我们发现该模型可用于对实验数据进行极好的拟合。此外，对应于不同圆形漂白 spot 半径的恢复曲线可以用单一组参数进行拟合。虽然收集到的证据尚不足以确切声称 CTRW 是 FRAP 实验中的潜在输运机制，但我们的结果与实验数据的兼容性激发了关于正常扩散或反常扩散哪个是合适模型的讨论，以及反常扩散效应对于完全理解 FRAP 实验结果是否重要的讨论。在更技术性的层面上，我们在某些极限情况下推导了模型的显式解析解。
引用
@article{arxiv.1407.8226,
title = {A reaction-subdiffusion model of fluorescence recovery after photobleaching (FRAP)},
author = {S. B. Yuste and E. Abad and K. Lindenberg},
journal= {arXiv preprint arXiv:1407.8226},
year = {2015}
}
备注
21 pages, 3 figures, submitted to "Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment": Special Issue "Fractional Dynamics: Theory and Applications"