空间位阻相互作用与非平衡过程控制细菌的内部组织
细胞行为
2021-11-01 v1 统计力学
摘要
尽管缺乏膜包被的细胞核，细菌 DNA 通常仍被压缩成一个致密体——类核。这种压缩影响了包括转录、翻译和细胞分裂在内的许多细胞过程的定位与动力学。在此，我们建立了一个模型，考虑大肠杆菌转录-翻译机器（TTM）各组分间的空间位阻相互作用，以及 mRNA 转录、翻译和降解的非平衡效应，以解释类核的诸多观测特征。我们表明，由 TTM 组分不同分子形状导致的空间位阻效应，足以驱动 DNA 的平衡相分离，从而解释类核的形成与大小。此外，我们表明观测到的类核位于细胞中部是由于信使 RNA（mRNA）合成与降解的非平衡过程：mRNA 对类核两侧施加压力，使其定位于细胞中部。我们证明，随着细胞生长，这些 mRNA 的产生导致类核分裂为两个叶，并导致其在长轴 1/4 和 3/4 位置上的熟知定位。最后，我们的模型定量解释了当胞质 mRNA 库耗竭时观测到的类核扩张。总体而言，我们的研究表明空间位阻相互作用与 TTM 的非平衡效应是细菌细胞内部空间组织的关键驱动因素。
引用
@article{arxiv.2104.09105,
title = {Steric interactions and out-of-equilibrium processes control the internal organization of bacteria},
author = {Ander Movilla Miangolarra and Sophia Hsin-Jung Li and Jean-François Joanny and Ned S. Wingreen and Michele Castellana},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.09105},
year = {2021}
}
备注
21 pages, 11 figures