- Моторно задвижваната адвекция се конкурира със струпването, за да управлява пространствено-времеви хетерогенен транспорт в цитоскелетни композити(arXiv)
Автор: Janet Y Sheung, Jonathan Garamella, Stella K Kahl, Brian Y Lee, Ryan J McGorty, Rae M Robertson-Anderson
Резюме:цитоскелетът — съставна мрежа от биополимери, молекулярни двигатели и свързани свързващи протеини — е парадигматичен пример за активна материя. Транспортът на частици през цитоскелета може да варира от аномална и хетерогенна субдифузия до супердифузия и адвекция. И все пак, обобщаването и разбирането на тези свойства - повсеместни за цитоскелета и други системи от мека материя извън равновесие - остава предизвикателство. Тук комбинираме микроскопия на светлинен лист с диференциална динамична микроскопия и проследяване на единични частици, за да изясним аномалния и адвективен транспорт в композитите актомиозин-микротубули. Ние показваме, че частиците проявяват многомодов транспорт, който преминава от ясно изразена субдифузия към супердифузия при регулируеми времеви мащаби на кръстосване. Изненадващо, докато по-високото съдържание на актомиозин повишава свръхдифузията, то също значително повишава степента на субдифузия при кратки времеви мащаби и като цяло забавя транспорта. Съответните разпределения на изместване показват уникални комбинации от не-гаусианост, асиметрия и ненулеви режими, показателни за насочена адвекция, съчетана с дифузия в клетка и подскачане. При по-големи пространствено-времеви мащаби частиците претърпяват супердифузия, която обикновено се увеличава със съдържанието на актомиозин, за разлика от нормалната, но по-бърза дифузия без актомиозин. Нашите специфични резултати хвърлят важна нова светлина върху взаимодействието между неравновесните процеси, струпването и хетерогенността в активните цитоскелетни системи. По-общо, нашият подход е широко приложим към системи от активна материя за изясняване на транспорта и динамиката в различни мащаби.
2. Активни гелове, тежки опашки и цитоскелет(arXiv)
Автор:Daniel W. Swartz, Brian A. Camley
Резюме:Цитоскелетът на еукариотната клетка е прототипен пример за активен материал: обектите, вградени в него, се задвижват от молекулярни двигатели, действащи върху цитоскелета, което води до аномално дифузно поведение. Експерименти, проследяващи поведението на прикрепени към клетката обекти, са наблюдавали аномална дифузия с разпределение на изместванията, което не е Гаусово, с тежки опашки. Това се приписва на „цитотресения“ или други пространствено разширени колективни ефекти. Ние показваме, използвайки симулации и аналитична теория, че един прост континуумен модел на активен гел, управляван от флуктуиращи силови диполи, естествено създава тежки опашки на степенния закон в изместванията на цитоскелета. Ние предвиждаме, че този показател на степенния закон трябва да зависи от геометрията и размерността на мястото, където силовите диполи са разпределени през клетката; откриваме качествено различни резултати за диполи на силата в 3D цитоскелет и квази-двуизмерен кортекс. След това обсъждаме потенциалните приложения на този модел както в клетки, така и в синтетични активни гелове
3. Въртяща се нестабилност на микротубулния цитоскелет(arXiv)
Автор: David B. Stein, Gabriele De Canio, Eric Lauga, Michael J. Shelley, Raymond E. Goldstein
Резюме:В клетъчния феномен на цитоплазмения поток, молекулярните двигатели, носещи товар по мрежа от микротубули, увличат околната течност. Силите на пиконютон, произведени от отделни двигатели, са достатъчни, за да деформират дълги микротубули, както и колективните флуидни потоци, генерирани от много движещи се двигатели. Изследванията на потока по време на развитието на ооцити в плодовата мушица D. melanogaster показват преход от пространствено неподреден цитоскелет, поддържащ потоци само с къси корелации, към подредено състояние с обхващащ клетката вихров поток. За да тестваме хипотезата, че този преход се задвижва от взаимодействия течност-структура, ние изучаваме модел на дискретни нишки и теория за едрозърнест континуум за двигатели, движещи се върху деформируем цитоскелет, като и двата показват, че проявяват завихряща се нестабилност към спонтанни големи мащабно ротационно движение, както се наблюдава.
