Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > cond-mat > arXiv:2507.00245

帮助 | 高级搜索

凝聚态物理 > 软凝聚态物理

arXiv:2507.00245 (cond-mat)
[提交于 2025年6月30日 ]

标题: 滑动微管在手性主动力的作用下表现出可调节的集体旋转

标题: Gliding microtubules exhibit tunable collective rotation driven by chiral active forces

Authors:Madhuvanthi Guruprasad Athani, Nathan Prouse, Niranjan Sarpangala, Patrick Noerr, Guillaume Schiano-Lomoriello, Ankush Gargeshwari Kumar, Fereshteh L. Memarian, Jeremie Gaillard, Laurent Blanchoin, Linda S. Hirst, Kinjal Dasbiswas, Ajay Gopinathan, Ondřej Kučera, Daniel A. Beller
摘要: 手性如何在不同尺度上传播仍然是许多生物和合成系统中的一个开放问题。这种传播在细胞骨架丝在表面上的体外滑动测定中表现得尤为明显,这是由分子马达驱动的。这些测定已成为活性物质动力学的模型系统,因为它们自发地组织成多种动态状态,包括具有手性旋转的集体运动。然而,这些手性集体动力学的微观机制仍然不清楚。在这里,我们在两种稳定条件下研究了微管滑动测定实验中的旋转活性向列序,每种条件在两种类型的底物上进行。我们认为,马达对微管施加的活性力中的手性代表了这种大尺度手性的可行机制。通过使用具有手性活性的自推进、半柔性丝的布朗动力学模拟,我们证明即使在组成部分丝没有曲率(即形状手性)的情况下,也可以通过这种机制出现相干旋转的活性向列序。此外,我们预测集体旋转的角速度和手性可以通过调节丝的刚度来调节。我们的发现确定了一组新的足够的微观成分,用于在生命和活性物质中从分子尺度到材料尺度可预测的手性手性的传播。
摘要: How chirality propagates across scales remains an open question in many biological and synthetic systems. An especially clear manifestation of this propagation is found in in vitro gliding assays of cytoskeletal filaments on surfaces, driven by molecular motors. These assays have become model systems of active matter dynamics, as they spontaneously organize into diverse dynamical states, including collective motions with chiral rotation. However, the microscopic mechanisms underlying these chiral collective dynamics have remained unclear. Here, we investigate rotating active nematic order in microtubule gliding assay experiments under two stabilization conditions, each on two types of substrates. We propose that chirality in active forces exerted by motors on microtubules represents a viable mechanism for this large-scale chirality. Using Brownian dynamics simulations of self-propelled, semiflexible filaments with chiral activity, we demonstrate that coherently rotating active nematic order emerges by this mechanism even in the absence of curvature, i.e. shape chirality, of the constituent filaments. Moreover, we predict that the angular speed and handedness of the collective rotation can be tuned by modulating filament stiffness. Our findings identify a new set of sufficient microscopic ingredients for predictable propagation of chiral handedness from the molecular to the material scale in living and active matter.
评论: 29页,19张图。补充视频可在以下网址获取 https://pages.jh.edu/dbeller3/resources/SI-Videos/Athani-arXiv-2025/
主题: 软凝聚态物理 (cond-mat.soft) ; 生物物理 (physics.bio-ph)
引用方式: arXiv:2507.00245 [cond-mat.soft]
  (或者 arXiv:2507.00245v1 [cond-mat.soft] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2507.00245
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

提交历史

来自: Daniel Beller [查看电子邮件]
[v1] 星期一, 2025 年 6 月 30 日 20:26:56 UTC (47,823 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • HTML(实验性)
  • TeX 源代码
  • 其他格式
查看许可
当前浏览上下文:
cond-mat.soft
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2025-07
切换浏览方式为:
cond-mat
physics
physics.bio-ph

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号