活性依赖的玻璃态细胞力学 II：代谢活动下的非热涨落
生物物理
2023-07-28 v2 软凝聚态物质
摘要
拥挤着生物大分子的玻璃态细胞质，在活细胞中通过代谢产生的机械能而液化。将活细胞质刻画为非平衡系统，对于阐明细胞力学与代谢活动之间复杂关联的机制至关重要。在本研究中，我们在真核细胞中进行主动与被动微流变学测量，并根据涨落-耗散定理（FDT）的违背量化了非热涨落。随后，依据推广至非平衡系统的朗之万理论估算了对应于主动力产生的功率谱密度。在调控细胞代谢活动下进行的实验表明，非热位移涨落而非主动非热力直接与代谢相关。我们讨论了活细胞中的机械酶并非作为微观对象的集合发挥作用，而是产生与酶活直接相关的介观尺度集体涨落。由于代谢活动引发的介观结构弛豫，该相关性在长时间尺度上消失。由于能量转化为非热涨落的效率随细胞质变流体化而降低，细胞质的流体化在临界 jamming 处停止。无论细胞质中是否存在结构弛豫，我们均证明探针粒子的非热涨落可作为那些通常扰动细胞内力学环境的代谢活动的有价值指示量。
引用
@article{arxiv.2302.13323,
title = {Activity-dependent glassy cell mechanics II: Non-thermal fluctuations under metabolic activity},
author = {K. Umeda and K. Nishizawa and W. Nagao and S. Inokuchi and Y. Sugino and H. Ebata and D. Mizuno},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.13323},
year = {2023}
}