细胞运动中的力学与极性

鱼角质形成细胞在平坦基底上的运动呈现两种不同状态：非迁移态与迁移态。两种构型中形状随时间固定，且当细胞运动时速度的大小和方向恒定。从一种稳定构型到另一种的转迁可由机械或趋化扰动产生。为指出此种双稳态行为的力学本质，我们使用一个最小数学模型聚焦于细胞内肌动蛋白动力学。尽管蛋白质扩散、募集和分选主导极化过程，我们表明由扩散驱动的自由肌动蛋白质量平衡以及由主动应力调节的聚合肌动蛋白逆流向，是解释运动双稳态的充分要素。细胞的长度和速度基于基底和细胞自身的参数预测。该理论的关键物理要素是细胞边缘处肌动蛋白相之间的交换，其在运动学和动力学中均起核心作用。