构建与维护细胞内区室系统

细胞器模式及其可遗传性仍然是细胞生物学的核心谜团，凸显了遗传继承与自组装之间的根本张力。在这里，我们在违反细致平衡的机械化学融合-裂变循环的随机框架内，探索高尔基体池和内体在持续膜流中的非平衡组装和嵌入式尺寸控制。使用动力系统方法，我们识别出不同的鲁棒机制，范围从固定点到具有池之间明确相位关系的极限环。我们将这些动力学机制与不同的表型联系起来，从稳定的池到周期性的、依赖于细胞周期的池溶解/重组，再到池的渐进成熟。我们分析了其对系统扰动或驱动协议的动态响应，并做出了可通过实验检验的明确预测。我们的分析揭示了高尔基体组织的两个竞争模型——囊泡运输和池渐进成熟——实际上是同一潜在非平衡过程的两个相。我们看到池尺寸稳态是由一个由融合-裂变核驱动的尺寸依赖性嵌入式控制系统带来的。最后，我们的框架提供了一种通过调节糖基化酶与膜裂变-融合动力学之间的相互作用来控制池数量和化学特性的策略。