微管生长与灾难的动力学

我们研究了一个简单的微管动力学模型，其中微管通过以下方式演化：(i) 鸟苷三磷酸 (GTP) 以其末端速率 lambda 附着，(ii) GTP 以速率 1 不可逆地转化为鸟苷二磷酸 (GDP)，以及 (iii) GDP 以速率 mu 从微管末端脱离。作为这些基本速率的函数，微管可以稳定生长或其长度剧烈波动。我们发展了主方程方法来刻画这些引人注目的特征。对于 mu=0，我们找到了微管与 GTP 帽长度分布的精确表达式，以及 GTP 和 GDP 岛的长度幂律分布。对于 mu=∞，我们找到了微管收缩至零长度的灾难之间的平均时间，并将此方法推广以确定雪崩（连续的 GDP 脱离事件序列）的大小分布。我们得到了一般速率下的相图，并通过数值模拟验证了我们的预测。