爆发式合成在细胞器生物发生中的作用

细胞生物学的一个基本问题是细胞如何控制细胞器的数量。细胞器生物发生的过程，即从头合成、分裂、融合和衰减，本质上是随机的，导致细胞间细胞器丰度的变异性。此外，实验表明某些细胞器的合成可能是爆发式的。因此我们探究爆发式合成如何影响细胞内细胞器数量分布。我们通过考虑几何分布的爆发大小，建立了具有爆发式从头合成的细胞器生物发生模型。我们在生物学相关极限下解析求解该模型，并给出了稳态细胞器数量分布及其均值和方差的精确表达式。我们还给出了整个模型的近似解，并以精确随机模拟作为补充。我们表明爆发通常会增加细胞器数量的噪声，并根据不同的细胞器生物发生机制在噪声谱中产生不同的特征。我们还发现了不同形状的细胞器数量分布，包括在某些参数区间内的双峰分布。值得注意的是，与“非爆发”情形相比，爆发式合成拓宽了观察到双峰性的参数区间。总之，我们的框架利用数量涨落来阐明爆发式合成在产生细胞内细胞器数量异质性中的作用。