胞质流在一个概念性极性模型中诱导的对称性破缺

重要的细胞过程，如细胞运动和细胞分裂，由细胞极性协调，而细胞极性由某些蛋白质的非均匀分布决定。此类蛋白质模式通过蛋白质反应与蛋白质输运的相互作用而形成。自 Turing 的开创性工作以来，由反应与扩散输运相互作用导致的蛋白质模式形成已被广泛研究。在过去几年中，越来越多的证据表明，由胞质流和皮层流引起的平流输运也存在于许多细胞中。然而，这些流动是否以及如何促进蛋白质模式形成仍不清楚。为解答这一问题，我们使用一个守恒总蛋白质质量的最小模型来刻画胞质流对模式形成的影响。结合线性稳定性分析与数值模拟，我们发现膜结合蛋白质模式逆着胞质流方向传播，且其中间流速下传播速度最大。我们表明，驱动该模式传播的机制依赖于模式上游侧的蛋白质流入高于下游侧。此外，我们发现胞质流可将膜模式从峰状模式定性地改变为台状模式。最后，我们的研究表明，非均匀流场可通过触发区域性横向不稳定性来诱导模式形成。