运输通路中细胞内细胞器的主动形态动力学

从高尔基体到内体，内膜系统中的细胞器展现出复杂多样的形态，这些形态通常与其功能相关。由于较小运输囊泡的定向流动，这类膜结合细胞器在远离平衡态的条件下运作；因此，支配这些结构出现和维持的物理原理仍然难以捉摸。通过将单个裂变和融合事件理解为主动力学化学循环，我们展示了这种运输如何在流体力学尺度上显现，不仅导致物质流动——如膜面积和包裹体积——还导致驱动细胞器与其胞质环境之间动量传递的主动应力。由于边界膜的流体和可变形性质，这产生了新的物理学，将非平衡力与细胞器的组成、形态和流体力学流动耦合起来。我们展示了稳定的区室漂移和分支的囊状形态——两者都让人联想到高尔基体潴泡——是如何自然地从裂变和融合相同的底层非平衡动力学中产生的。