利用反应扩散与能量最小化感知细胞形状
生物物理
2022-09-13 v3 软凝聚态物质
亚细胞过程
摘要
一些分裂细胞通过沿其长轴极化来感知自身形状。细胞极性部分由极性蛋白（如 Rho GTPases）控制，这些蛋白在活跃的膜结合形式与失活的胞质形式之间循环，被建模为“波钉扎(wave-pinning)”反应扩散过程。形状感知是否从波钉扎中涌现？我们表明波钉扎能感知细胞长轴。在曲面上模拟波钉扎，我们发现高活性域迁移到表面的波峰和波谷。对于光滑表面，在保持域面积固定下最小化域周长的简单规则可预测域的最终位置及其形状。然而，当我们向表面引入粗糙度时，形状感知会受到干扰，高活性域可能局域到表面全局峰谷以外的位置。在粗糙表面上，波钉扎模型的域比最小化规则更能稳健地找到峰谷，尽管两者都可能陷入远离峰谷的稳态。我们可以通过改变 Rho GTPase 扩散率和域大小来控制形状感知的稳健性。我们还发现细胞极性模型的形状感知特性可以解释域如何局域到变形细胞的弯曲区域。我们的结果有助于理解使细胞感知形状的因素，以及膜粗糙度对此过程所施加的限制。
引用
@article{arxiv.2111.08496,
title = {Sensing the shape of a cell with reaction-diffusion and energy minimization},
author = {Amit R. Singh and Travis Leadbetter and Brian A. Camley},
journal= {arXiv preprint arXiv:2111.08496},
year = {2022}
}