渗透驱动下核质体积比的非单调动力学

细胞核尺寸如何随细胞尺寸动态缩放这一生物物理问题至今仍不明了。我们发展了一个理论框架，其中精确整合了多分散生物分子之间的相互作用与细胞的机械弹性，以研究核质体积比（N/C ratio）的动力学。我们惊讶地发现，在渗透冲击的一段时期内，N/C 比随时间的演化是非单调的，而非如通常所知的保持恒定。结合模拟与解析论证，我们确认这一非平凡动力学可由生物分子浓度中形成的分离构型显著预测；而本质上，所有这些观测现象均可进一步由多分散生物分子间的排除体积相互作用，以及核膜对大分子扩散的空间约束之合力所解释。我们的结果与已发表的关于原生质体细胞与核尺寸控制的实验吻合良好。