脂质域有序性与形态学代数

脂质膜调控细胞与其细胞器之间的物质与信息流动。此外，脂质组成和形态在调节多种生物过程中可发挥关键作用。例如，病毒摄取、质膜张力调控以及小窝的形成，都需要产生和控制具有特定形态的脂质群。本文采用脂质与胆固醇的简化混合模型，研究脂质相分离与双层形态之间的相互作用。我们观察并理论分析了相分离巨型单层囊泡的三个主要特征。首先，通过追踪“酒窝状”域的运动，我们测量了产生短程平移和取向有序的排斥性弹性相互作用，这导致了域尺寸的稳定分布，从而在相对较短的长度尺度和较长的时间尺度上维持了横向异质性。其次，我们研究了向“出芽状”域形态的转变，表明该转变具有尺寸选择性，并存在两种动力学机制，如计算所得的相图所示。最后，利用对酒窝状域与出芽状域相互作用的观察，我们构建了一个理论框架，其中包含一个弹性模型，该模型映射了域合并时的自由能及允许的形态转变，作为理解域形态学代数的解释工具。在所有三种情况下，调控域形态及形态转变的两个主要因素是域尺寸和膜张力。