具有亚扩散与依赖于行程长度的脱离速率的非马尔可夫细胞内运输

细胞器的细胞内运输对细胞功能与健康至关重要。越来越多的证据表明,该运输实际上是反常的。然而,反常的成因仍在争论中。我们考察了活细胞内细胞器的实验轨迹,并提出了一个数学模型,描述先前报道的从亚扩散到超扩散运动的转变。为解释长时间下的超扩散行为,我们引入货物的非马尔可夫脱离动力学:脱离速率与自上次附着以来的时间成反比。近来,我们在真核细胞中实验观测到了该非马尔可夫脱离速率。在此我们进一步讨论这一有效非马尔可夫脱离速率可能产生的不同情形。该非马尔可夫模型成功同时描述了时间平均方差(修正了定向运动的时间平均均方位移)、轨迹的平均首次通过时间,以及货物速度分布中观测到的多峰。我们认为,与常用于建模的马尔可夫动力学相比,非马尔可夫动力学可能具有生物学益处,其可在微管被其他丝状结构阻塞时增加货物出行的平均距离。反之,亚扩散使货物以更高概率到达邻近丝状结构,从而促进沿微管的主动运动。