皱褶通道中货物的主动与被动运输：格子模型研究

在细胞内部，囊泡和细胞器等货物通过分子马达沿细胞骨架轨道的主动运动以及被动的 Brownian 扩散被运输至其正确位置。在货物运输过程中，马达-货物复合体（MCC）需要在细胞骨架网络及其他大分子构成的受限且拥挤的环境中穿行。受此启发，我们研究了受限条件下马达驱动货物运输的一个最小二态模型，并预测了可在实验中检验的运输性质。我们假设，当 MCC 处于被动的非束缚态时，其运动会直接受到由受限引起的熵垒的影响；而当其处于主动的束缚态时，则以恒定的束缚速度运动，不受此影响。我们基于二态系统的 Fokker-Planck 描述构建了一个格子模型，利用动力学 Monte Carlo 方法对其进行了研究，并将数值结果与平均场极限下的解析表达式进行了比较。我们发现，受限效应强烈依赖于 MCC 的束缚速度和结合动力学。受限效应通常会降低有效扩散率和平均速度，除非它导致平均结合率提高，从而产生比未受限时更大的平均速度。