定量生物学 > 细胞行为
[提交于 2009年6月15日
]
标题: 单细胞直接梯度感应的准确性
标题: Accuracy of direct gradient sensing by single cells
摘要: 许多类型的细胞能够准确感知其直径上的化学物质的微弱梯度,使细胞能够向化学源移动或远离。这种趋化能力依赖于细胞从通过扩散到达细胞表面受体的随机粒子中推断梯度的非凡能力。尽管已经探索了细胞浓度感知的物理极限,但尚无关于梯度感知物理极限的理论。在这里,我们使用一个完全吸收球和一个完全监测球作为模型,分别从吸收的表面粒子密度或球形体积内自由扩散粒子的位置推断梯度,推导出这样的理论。我们发现,完全吸收球在浓度和梯度感知方面都优于完全监测球,因为之前观察到的粒子不会被重新测量。吸收球的优势有助于解释细胞表面上存在信号降解酶的现象,例如在黏菌(Dictyostelium discoideum,简称Dicty)中用于降解cAMP的PDE,以及在酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae,简称budding yeast)中用于降解α交配因子的BAR1。定量上,我们的理论与最近对Dicty沿cAMP梯度移动的测量结果相符,表明这些细胞在梯度检测的物理极限附近运行。
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