空间细胞骨架组织支持靶向细胞内运输

细胞内货物从特定源位置到目标位置的运输效率强烈依赖于沿细胞骨架的分子马达辅助运动。对于具有中心体的细胞，沿微管的径向运输和沿细胞膜下方肌动蛋白皮层细丝的侧向运输是其典型特征。特定的细胞骨架组织与马达性能之间的相互作用实现了一种空间非均匀的间歇搜索策略。为了分析此类细胞内搜索策略的效率，我们制定了一个具有间歇停滞状态的随机速度模型。我们根据平均首次通过时间评估了三种常见细胞内运输任务的效率：i) 窄逃逸问题，出现在货物向突触或细胞膜其他特定区域运输期间；ii) 反应问题，考虑细胞内两个粒子的结合时间；iii) 反应 - 逃逸问题，出现在货物必须与另一个粒子配对后才在突触处释放时。我们的结果表明，细胞能够通过仅涉及狭窄肌动蛋白皮层而非充满随机取向肌动蛋白细丝的细胞体的空间细胞骨架组织，经济地实现对各种细胞内运输任务的高效搜索策略。