拥挤环境中软相互作用与束缚迁移率对扩散的影响：一种黏性与滑性障碍模型

拥挤环境改变大分子的扩散，通常减缓其运动并诱导瞬态反常次扩散。障碍物的存在也改变示踪粒子的动力学和平衡行为。虽然先前粒子扩散的理论研究通常假设不可穿透障碍物或使粒子固定的结合相互作用，但在许多细胞环境中结合粒子保持迁移率。例子包括膜蛋白或脂质在脂质域中的一些进入和扩散，以及可以进入无膜细胞器或区室（如核仁）的蛋白。使用格点模型，我们研究了与软障碍物结合的示踪粒子的扩散运动，允许示踪粒子和障碍物占据同一格点。对于黏性障碍物，结合的示踪粒子是固定的，而对于滑性障碍物，结合的示踪粒子可无惩罚地跳跃到相邻障碍物。在两个模型中，结合显著改变示踪运动。结合时的运动类型和程度是示踪迁移率的关键决定因素：滑性障碍物可允许几乎不受阻碍的扩散，即使在障碍物高填充分数下。为模拟细胞中的区室化，我们检验了障碍物大小和一系列结合扩散系数如何影响示踪动力学。该模型在二维和三维空间中的行为相似。我们的工作对细胞内蛋白运动和相互作用有意义。