具有反应扩散与移动边界的细胞极性与运动：严格建模与稳健模拟
动力系统
2022-08-12 v1 数值分析
数值分析
摘要
细胞极性与运动对许多生物功能至关重要。实验与理论研究已表明某些蛋白质的相互作用导致细胞极化，这在控制细胞运动中起关键作用。我们基于一类生物物理模型研究细胞极性与运动，该类模型由不同蛋白质的反应扩散方程和移动细胞边界的动力学组成。此类移动边界常由相场模型模拟。我们首先应用匹配渐近分析，从相场模型严格推导细胞边界的尖锐界面模型。然后我们开发一种稳健数值方法，结合水平集方法追踪移动细胞的尖锐边界，并采用精确离散技术求解移动细胞区域上的反应扩散方程。我们广泛的数值模拟预测了各种刺激下的细胞极化，并长时间捕捉到移动细胞的直线和圆周轨迹。特别地，我们识别了一些控制不同细胞轨迹的关键参数，而这些参数由简化模型预测得较不准确。我们的工作关联了不同模型，并开发了可适用于具挑战性的三维模拟的工具。
引用
@article{arxiv.2208.05536,
title = {Cell Polarity and Movement with Reaction-Diffusion and Moving Boundary: Rigorous Modeling and Robust Simulations},
author = {Shuang Liu and Li-Tien Cheng and Bo Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.05536},
year = {2022}
}