马达介导运输中由货物热波动引起的双向性

分子马达蛋白通过产生力沿细胞骨架丝拖运货物，是细胞内运输的关键组分。两种方向相反的马达（例如驱动蛋白 kinesin、动力蛋白 dynein）可附着于同一货物，已知会产生双向净运动。尽管先前工作聚焦于马达数量作为切换的驱动噪声源，我们提出了一种替代机制：货物扩散。本文提出了一个描述两群分子马达与货物热波动（扩散）机械相互作用的平均场数学模型，以研究该现象。量化了马达对货物速度波动的延迟响应，从而允许将完整模型简化至单一的“特征距离”（净力作用于货物的代理变量）。随后发现该系统是亚稳态的，切换完全由货物扩散在不同方向运输状态之间引起。接着利用平均首次通过时间分析研究了这些状态间的切换时间。发现切换时间随货物拖曳阻力呈非单调变化，为该理论提供了实验检验。