分子马达的相互作用如何塑造旗帜摆动及其波动

旗帜摆动的随机动力学在微型游动器（如有旗帜的细胞、精子和微藻）中被广泛认为包含旗帜形状与驱动分子马达活化/去活化率之间反馈机制。在所谓刚性细 filament 模型中，其中轴突被描述为单个自由度 $X(t)$，我们研究相邻马达活动动力学之间的直接耦合，其参数化为 $K \ge 0$。获得 $X$ 和 $N$ 个马达状态的函数 Fokker-Planck 方程。在 $K \ll 1$ 的小耦合极限下，我们推导控制活跃马达密度傅里叶模态动力学的方程组，获得若干可观测量和波动质因 $Q$ 的估计。对于较大的 $K$，我们采用数值仿真。引入耦合 $K>0$ 的效果是增加特征时间和摆动周期。此外，在较大的 $K$ 下，极限循环变为双稳态，伴随马达动力学的突变avalanche。增加 $K$ 的作用类似于在 $K=0$ 时当约束弹性力显著减小时所观察到的情形。波动质因 exhibits 非单调行为：先随 $K$ 增加而增大，然后减小。这伴随马达活化比例区域减少，甚至消失，其中比例既不为 $0$ 也不为 $1$。