收缩细胞迁移的光遗传切换

细胞在平整基底上的爬行基于肌动蛋白细胞骨架的胞内流动，该流动由前端肌动蛋白聚合与后端肌球蛋白收缩性共同驱动。光遗传学这一新实验工具使得空间控制收缩乃至可能控制细胞迁移成为可能。此处我们采用一维活性凝胶模型从理论上分析此情形，其中肌球蛋白的排除体积相互作用及其聚集成微丝由超临界范德瓦尔斯流体建模。这一物理上简单透明但非线性且热力学严谨的模型预测了固着态与运动态解之间的双稳性。我们随后展示，在真实参数范围内，可通过光遗传激活或抑制收缩性在这两个状态间切换，与近期实验一致。我们也预测了所需的激活强度与起始时间。