Relevance of intracellular polarity to accuracy of eukaryotic chemotaxis
趋化细胞在没有外部引导信号的情况下建立细胞极性。这种自组织极性是由细胞内活动的自发对称破缺引起的，它产生了与慢变模式相关的涌现记忆效应。因此，自发建立的极性应该在有效的趋化性中发挥关键作用。在这项研究中，我们开发了一个模型的趋化细胞迁移，证明细胞内极性和趋化准确性之间的联系。自发极性的形成和梯度传感描述的随机微分方程。我们证明了极性的方向持续超过一个特征时间，这是预测依赖于化学引诱物的浓度。接下来，我们从理论上推导出趋化准确度作为梯度传感能力和极性方向的特征时间的函数。结果表明，极性的选择可以提高测量精度。此外，趋化准确性的分析表明，准确性最大化在一些最佳的细胞外扰动的反应。为了获得模型参数，我们研究了细胞追踪分析中细胞随机细胞迁移的相关时间。如预测的那样，持续时间依赖于化学引诱剂浓度。从拟合的参数，我们推断，极化网骨藻细胞可以响应最佳的化学梯度。趋化准确性几乎是非极化梯度传感所能达到的10倍。使用得到的参数值，我们表明，极性也提高了动态范围的趋化性。
2013-08-09 physics.bio-ph q-bio.CB
Effects of cell-cell communication on bacterial chemotaxis
Purdue University（普渡大学）；University of Michigan（密歇根大学）；University of Pittsburgh（匹兹堡大学）
研究发现细菌间通信可通过影响趋化作用速度，揭示了交流与趋化作用的关联机制。
2025-12-16 physics.bio-ph
Strong-coupling dynamics of a multi-cellular chemotactic system
化学信号是细胞间通讯在微观水平上发生的普遍机制之一，特别是通过趋化性。这种多细胞系统通常使用连续介质，平均场方程进行研究。在这封信中，我们研究了趋化信号的随机模型。该模型的朗之万形式主义，使其适合通过非微扰分析，这使得量化的波动对弱和强耦合的生物动力学的影响计算。特别是，我们表明，（i）自定位由于自趋化性是不可能的。(ii)当聚集发生时，聚集体执行具有重整化扩散系数$D_R \propto ε^{-2} N^{-3}$的随机游走。(iii)该随机模型在细胞运动行为中表现出对于负趋化性的急剧转变，该行为在平均场Keller-Segel方程中没有平行的。
2006-07-31 physics.bio-ph q-bio.CB
Collective signal processing in cluster chemotaxis: roles of adaptation, amplification, and co-attraction in collective guidance
单个真核细胞通常感觉并遵循化学梯度，执行趋化性。然而，最近的实验和理论表明，即使单个细胞不趋化，如果它们的相互作用受到趋化因子的调节，细胞簇也可以。我们研究这种一般机制的“集体指导”计算与模型，集成随机动态的单个细胞与细胞内的生化反应，和细胞之间的化学信号的扩散。我们表明，如果集群的细胞使用众所周知的局部激发，全局抑制（LEGI）机制来感知化学引诱物梯度，细胞集群的速度变得非单调的集群的大小-集群大于或小于最佳大小将具有较低的速度。我们认为，细胞簇的速度是一个关键的读出集群如何处理趋化信号，放大和适应将改变集群速度的行为作为大小的函数。我们还表明，与早期理论的假设相反，集体指导不需要持续的细胞-细胞接触和强大的短程粘附功能。如果不存在细胞-细胞黏附，并且簇内聚由共吸引机制提供，例如对分泌分子的趋化性，则集体引导仍然可以起作用。然而，新的行为，如集群旋转，也可能出现在这种情况下。共同吸引和适应的组合一起允许集体引导，其对变化的化学引诱物浓度是稳健的，同时不需要强的细胞-细胞黏附。
2015-12-02 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.CB
Persistent pseudopod splitting is an effective chemotaxis strategy in shallow gradients
Niels Bohr Institute, University of Copenhagen, Denmark（哥本哈根大学尼尔斯·波尔研究所）；Department of Computer Science, University of Copenhagen, Denmark（哥本哈根大学计算机科学系）；Department of Life Sciences and Centre for Integrative Systems Biology and Bioinformatics, Imperial College, London, United Kingdom（伦敦帝国理工学院生命科学系和整合系统生物学与生物信息学中心）
本文通过肌动蛋白招募竞争模型和强化学习优化，揭示了变形虫细胞在不同梯度环境中采用伪足分裂、抑制及从头形成等策略实现高效趋化的机械智能机制。
2024-10-26 cs.LG physics.bio-ph q-bio.CB
Optimal chemotaxis in animal cell intermittent migration
动物细胞可以在不移动的情况下感知化学梯度，并且面临着向目标迁移的挑战，尽管目标位置上有噪声信息。在这里，我们讨论了最佳的搜索策略的追逐者，通过切换两个阶段的运动（“运行”和“翻滚”），在翻滚阶段重新定位自己对目标，并在运行阶段执行持久的随机行走。我们发现，追逐者的平均运行时间可以调整，以尽量减少目标捕捉时间或空间分散的追逐者。我们得到的分析结果的捕获时间和空间分散的运行时间翻滚时间的小和大的比例的限制，和缩放的最佳运行时间的法律。我们的研究结果对动物细胞迁移的最佳趋化策略具有重要意义。
2015-03-17 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.CB
Perfect adaptation in eukaryotic gradient sensing using cooperative allosteric binding
Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
研究提出通过变构因子调控受体结合状态，实现细胞在不同浓度下对化学梯度的精准感知，并发现适应速度与感知精度存在权衡关系。
2025-08-29 physics.bio-ph q-bio.CB
Chemotaxis in uncertain environments: hedging bets with multiple receptor types
真核细胞能够在广泛的环境中感知化学梯度。我们表明，如果一个细胞暴露在一个高度可变的环境中，它可能会获得趋化性的准确性，表达多种受体类型与不同的亲和力相同的信号，如常见的化学趋化细胞，如Dictyosteopathy。随着环境不确定性的增加，细胞会在偏好单一受体类型和多种类型的混合受体之间发生转变--从而避免不利环境的可能性。我们预测给定特定环境的最佳受体亲和力。在化学趋化中，细胞也可以随时间整合它们的测量。令人惊讶的是，与多种受体类型的时间整合是定性的梯度传感不同的一个单一的类型-细胞可以提取数量级的趋化信息比预期的幼稚的时间整合。我们的研究结果显示了细胞何时应该表达多种受体类型来进行chemotax，以及细胞如何有效地解释来自这些受体的数据。
2020-09-21 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.CB
CompuCell3D Model of Cell Migration Reproduces Chemotaxis
本文扩展了基于CompuCell3D的三维单细胞迁移模型，将趋化性建模为复合过程，并提出多种度量方案，发现极化稳定性与趋化效率存在权衡，为多细胞集体迁移模拟奠定基础。
2023-12-01 physics.bio-ph
Macroscopic dynamics of biological cells interacting via chemotaxis and direct contact
建立了描述波动细胞微观运动的离散随机模型与描述细胞密度动力学的宏观方程之间的联系。细胞朝着化学梯度（称为趋化性的过程）移动，它们的形状随机波动。从一维和二维微观动力学出发，采用排斥体积法导出了非线性扩散方程。非线性扩散系数依赖于细胞体积分数，它被证明是防止崩溃的细胞密度。微观细胞Potts模型的蒙特卡罗模拟和宏观方程的数值解之间显示出一个非常好的协议相对较大的细胞体积分数。结合微观和宏观模型来模拟类似于早期血管网络的结构的生长。
2008-09-13 nlin.CD physics.bio-ph
On Chemotaxis
我们比较了趋化性，细胞和高等动物对化学刺激的反应，以及源于温度差异的气体中的类似现象。然后，我们解释了两个简单的数学模型处理实验数据。
2004-09-01 physics.bio-ph physics.class-ph physics.comp-ph
Phase Field Modeling of Dictyostelium Discoideum Chemotaxis
提出了一种基于相场的方法来模拟盘基网柄藻的趋化性。在这个框架中，运动是由主动力控制的，所述主动力由用于在趋化性期间模拟定向感测的化学动力学的Meinhardt模型确定。然后，细胞的运动是通过相场动力学实现的，而Meinhardt模型的反应扩散方程在不断变化的细胞边界上求解。这项任务需要扩展通常的相场公式，以允许仅限于膜的组件。在周期性边界条件下，用有效的谱方法对耦合系统进行了数值求解。数值实验表明，我们的模型系统可以成功地模仿典型的伪足模式在趋化性。
2023-02-28 physics.bio-ph
Chemotaxis with tomography
本文通过修改Keller-Segel模型，引入空间依赖的趋化系数，研究地形障碍对细胞迁移行为的影响，并展示该系数在防止细胞浓度爆发中的关键作用。
2026-03-09 math.AP physics.bio-ph
Bacterial Chemotaxis in a Traveling Wave Attractant Environment
本文通过模拟研究大肠杆菌在行波引诱物环境中的趋化漂移速度，揭示了漂移速度随波速变化出现变号和多个峰值的反直觉行为，并从细胞顺波与逆波运行时感知梯度差异的角度给出了定量解释。
2025-06-05 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.CB
Travelling waves in hybrid chemotaxis models
趋化性的混合模型结合了基于代理的细胞模型和细胞外化学信号的偏微分方程模型。本文研究了细菌趋药性混合模型的行波性质。使用基于代理（基于个体）的方法与描述信号转导的内部动力学对细菌进行建模。除了细菌的趋化行为外，基于个体的模型还包括细胞增殖和死亡。细胞消耗细胞外营养场（化学引诱物），这是使用偏微分方程建模。介观和宏观方程表示的混合模型的行为，推导出这些模型的行波解的存在性。结果表明，细胞增殖是必要的混合模型中的非瞬态（平稳）行波的存在。此外，连续模型和混合模型的波速之间的数值比较显示出良好的协议的情况下，弱趋药性和定性协议的强趋药性的情况下。在缓慢的细胞适应的情况下，我们检测到振荡行为的波，这是不能解释的平均场近似。
2013-02-11 math.AP physics.bio-ph q-bio.PE
Emergent collective chemotaxis without single-cell gradient sensing
本研究提出一种无需单细胞梯度感知的集体趋化新机制，指出受趋化因子调控的运动接触抑制可使细胞团产生定向运动，并给出解析公式与验证方法。
2015-12-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Collective chemotaxis through noisy multicellular gradient sensing
在许多生物学过程中，如形态发生和癌症转移，都发生了响应化学信号的集体细胞迁移。这些系统中的迁移细胞簇能够响应跨细胞长度的化学浓度差异小于1%的梯度。多细胞系统对它们的环境极其敏感，虽然多细胞传感的限制正在变得众所周知，但这些信息如何导致连贯的迁移仍然知之甚少。我们开发了一个多细胞传感和迁移的计算模型，其中细胞组集体测量嘈杂的化学梯度。感测过程的输出耦合到单个细胞极化以模拟迁移行为。通过使用数值模拟，我们发现，较大的集群的细胞检测的梯度方向具有更高的精度，从而实现更强的极化偏置，但较大的集群也引起更多的集体运动的阻力。这两种效果之间的权衡导致最有效的迁移的最佳集群大小。我们将讨论如何使用简单的现象学实验来验证我们的模型。
2016-07-10 physics.bio-ph
Optimal decision making for sperm chemotaxis in the presence of noise
对于导航，微观代理（如生物细胞）依赖于嘈杂的感官输入。在执行趋化性的细胞中，这种噪声来自低浓度信号分子的随机结合。以精子细胞的趋化性为应用实例，讨论了趋化性对单一靶点的经典问题。我们揭示了趋化转向的速度和定向波动的强度之间的基本关系，该方向波动是由化学输入信号中的噪声放大引起的。这种关系意味着在缓慢但可靠的转向和快速但不太可靠的转向之间进行权衡。通过制定的最佳导航问题中存在的噪声作为一个马尔可夫决策过程，我们表明，可靠和快速转向之间的动态切换大大增加了找到目标的概率，如鸡蛋。有趣的是，在没有噪音的情况下，这种决策不会带来任何好处。相反，如果化学信号高于检测阈值，但梯度测量的信噪比较低，则决策是最有益的。这种情况一般发生在距离目标的中间距离，在那里目标发出的信号分子被稀释，从而定义了细胞必须穿过的“噪音区”。我们的工作解决了中间的情况下，充分研究完美的趋化性在高信噪比接近目标，和随机搜索策略的情况下的导航线索，例如远离目标。我们的具体结果提供了一个合理的令人惊讶的观察决策在最近的实验海胆精子趋化性。一般的理论演示了如何决策，使趋化剂，以应付高水平的噪声梯度测量动态调整的持久性长度的偏见持久的随机游走。
2017-11-13 physics.bio-ph
Surfing along concentration filaments: sperm chemotaxis in physiological shear flows
许多能动的生物细胞沿着信号分子的浓度梯度导航：这种趋化性引导例如来自海洋无脊椎动物的精子细胞，它们必须在海洋中找到卵细胞。虽然已经针对静水中旋转对称梯度的理想化条件深入研究了趋化性，但自然梯度通常是扭曲的，例如，海洋中的湍流。最近的实验和直接数值模拟与精子细胞和细菌令人惊讶地表明存在一个最佳的流动强度，在该趋化性是更有效的比静水。我们使用精子趋化性在简单的剪切流作为一个原型的例子来理解这样一个最佳的流动强度的起源理论：我们量化流动如何加速传播的信号分子释放的鸡蛋，但扭曲的浓度场成细长的细丝。这两种效应之间的竞争设定了最佳流动强度，使精卵相遇最大化。我们的特点是如何精子细胞“冲浪”沿浓度细丝，典型的标量湍流，揭示了一个一般的导航模式中存在的流量。我们比较模拟和理论与以前的实验结果，发现很好的协议。
2021-04-13 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Nucleation dynamics in 2d cylindrical Ising models and chemotaxis
我们工作的目的是研究几何形状变化对成核时间的影响，并在真核细胞趋化性（即允许细胞识别和遵循化学引诱剂梯度的过程）的背景下解决其作用。作为在这个方向上的第一步，我们研究的成核动力学的2D伊辛模型定义的圆柱形晶格的半径作为时间的函数的变化。通过改变紧化（垂直）方向上自旋之间的耦合相对于水平方向的相对值来获得几何变化。这使我们能够保持晶格尺寸不变，并在一个单一的模拟研究的值随时间变化的紧化半径。我们表明，无论是与理论参数和数值模拟，挤压的几何形状允许系统加速成核时间，即使在存在一个非常小的能隙之间的稳定和亚稳态。然后，我们解决我们的分析方向趋化性的影响。趋化性的初始步骤可以被建模为细胞膜上发生的成核过程，作为外部化学梯度的结果（其在稳定相和亚稳相之间起能隙的作用）。在自然界中，大多数细胞通过延伸准一维突起（丝状伪足）来改变其几何形状，从而增强其对化学引诱物的敏感性。我们的研究结果表明，这种几何形状的变化确实大大降低了成核过程的时间尺度的影响，即使在存在非常少量的化学引诱剂。
2010-01-22 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.CB
Exosome-mediated chemotaxis optimizes leader-follower cell migration
University of Pittsburgh（匹兹堡大学）
本研究通过理论与计算方法量化了外泌体介导的趋化性极限，发现非线性信号转导下存在最优货物大小以最大化跟随细胞速度，揭示了分子包装与记忆整合是信息传输的关键决定因素。
2025-10-13 physics.bio-ph
Nonequilibrium polarity-induced mechanism for chemotaxis: emergent Galilean symmetry and exact scaling exponents
一种普遍观察到的驱动生命系统自组织的机制是通过单个元素之间的化学信号进行相互作用，这些元素可能代表细胞，细菌甚至酶。在这里，我们提出了一种新的机制，这种相互作用，在趋化性的背景下，这源于粒子的极性，并概括了著名的凯勒-西格尔相互作用长期。我们研究所产生的大规模的动力学性质的系统，这样的趋化粒子使用的Dean和Kawasaki随着动态重整化群分析的临界状态的系统的精确随机配方。在这个临界点，一个紧急的“伽利略”对称性被确定，这使我们能够获得动力学标度指数准确，这些指数揭示超扩散密度波动和非泊松数波动。我们希望我们的研究结果能够阐明趋化回路的分子调控如何决定细胞集落和组织的大规模行为。
2020-12-21 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.CB
Polarisation of cells and soft objects driven by mechanical interactions: Consequences for migration and chemotaxis
我们研究了一个通用模型的极化和运动的自我推进的软物体，生物细胞或仿生系统，与粘性基板相互作用。通过在细胞-基底界面处的振荡力多极来模拟由细胞在基底上产生的主动力。一系列细胞大小的对称性破坏和细胞极化自然地“出现”于振荡单元之间的长程机械相互作用，由细胞内介质和底物介导。然而，利用细胞极化运动需要底物介导的相互作用。运动性可以通过使振荡频率适应系统的弛豫时间或当底物和细胞粘度匹配时来优化。细胞噪音可以破坏细胞内力产生元件之间的机械协调，导致极化的突然变化。细胞的运动的持久性被发现依赖于细胞的大小和基板的粘度。在这样的模型中，细胞运动的趋化性指导是通过定向调节运动的持续性而不是通过调节瞬时细胞速度来获得的，其方式类似于细菌的奔跑和翻滚趋化性。
2015-02-20 cond-mat.soft nlin.AO physics.bio-ph
Pattern formation in e. coli through negative chemotaxis: instability, condensation, and merging
本研究结合实验与修正的Keller-Segel方程模型，探究了大肠杆菌在均匀压力下通过负趋化性形成凝聚物的动力学，揭示了其在不同时间尺度上的不稳定性、凝聚物形成与合并机制，并发现相邻聚集物间的作用力随距离指数衰减。
2025-02-06 physics.bio-ph
Chemotaxis-induced phase separation
Arnold Sommerfeld Center for Theoretical Physics（阿诺德·索末菲理论物理中心）；Max Planck School Matter to Life（马克斯·普朗克物质生命学校）
本研究针对单细胞趋化自组织现象，提出基于密度通量与反应周转平衡的广义Maxwell构造解释趋化聚集，从机制上关联了趋化自组织与相分离、反应-扩散模式。
2025-11-17 cond-mat.soft nlin.PS physics.bio-ph
Application of Coarse Integration to Bacterial Chemotaxis
我们已经开发并实现了一类随机问题的数值演化方案，其中的时间演化发生在广泛分离的时间尺度上，并且对于这种缓慢的演化可以用底层概率分布的少量矩来描述。我们证明了这种方法通过数值模拟的趋化性在人口的能动性，独立的细菌游泳在规定的梯度的化学引诱物。微观随机模型，这是模拟使用蒙特卡罗方法，使用一个简化的确定性模型的激励/适应信号转导，耦合到一个现实的，随机描述的鞭毛电机。我们表明，投影时间积分的“粗”变量可以进行时间尺度长相比，微观动力学。我们的粗略描述是基于空间细胞密度分布。因此，我们假设系统在这个变量上“关闭”，以便它可以在长时间尺度上仅通过空间细胞密度来描述。在计算上的变量是表示在几个基函数的密度分布的组件，给出了从一个样本的Monte Carlo时间演化的系统中获得的空间密度分布的奇异向量。我们提出的数值结果和误差分析，支持这种时间积分方案的功效。
2003-08-10 physics.bio-ph physics.comp-ph q-bio.CB
A possible role of chemotaxis in germinal center formation
在生发中心反应期间，形成特征形态。在最近发展的germinal中心的时空模型的框架内，提出了暗区和亮区形成的机制。其机制是基于滤泡树突状细胞分泌的扩散性分化信号。在这里，我们研究了最近发现的趋化因子的可能影响，在一个单细胞为基础的随机和离散的三维模型的框架中的生发中心的形成。我们还将考虑可能对两个区域的发展发挥作用的替代可能的趋化途径。我们的研究结果表明，从滤泡树突状细胞衍生的趋化因子产生的中心细胞运动必须超过一个下限，使中心母细胞和中心细胞的分离。与光学显微镜相比，暗区呈环形。这表明，FDC衍生的化学引诱剂本身不能解释典型的生发中心形态。
2002-06-11 physics.bio-ph q-bio
Run-and-tumble chemotaxis using reinforcement learning
S.N. Bose National Centre for Basic Sciences（S.N. Bose基础科学国家中心）；Indian Institute of Technology (BHU) Varanasi（印度理工学院（ varanasi 分校））
本文受细菌奔跑-翻滚趋化启发，提出一维引诱剂梯度下的强化学习算法，通过轨迹历史定义动作成本，揭示探索与利用的最优平衡。
2025-01-07 cs.LG physics.bio-ph q-bio.CB
Chemotaxis of sea urchin sperm cells through deep reinforcement learning
Zhejiang University（浙江大学）；Ningbo Institute of Technology, Beihang University（北京航空航天大学宁波研究院）
通过模仿生物微泳者，微机器人可以被设计成在微尺度上完成货物的靶向递送和生物医学操作。然而，使微型机器人在复杂环境中进行机动仍然是一个巨大的挑战。机器学习算法提供了一个工具，以提高机动性和灵活性的合成微型游泳，因此可以帮助我们设计真正智能的微型机器人。在这项工作中，我们研究了海胆精子细胞模型如何在化学引诱剂浓度场中自学习趋化运动。我们采用人工神经网络作为决策代理，并通过深度强化学习（DRL）算法帮助精子细胞发现有效的机动策略。我们的研究结果表明，趋化行为，非常相似的现实的，可以实现的DRL只利用有限的环境信息。在大多数情况下，DRL算法发现了比人类设计的更有效的策略。此外，如果人工神经网络也考虑了额外的流量信息，DRL甚至可以利用外部干扰来促进趋化运动。我们的研究结果提供了见解的海胆精子细胞的趋化过程，也准备指导的智能机动的微型机器人。
2022-08-02 cs.AI cs.LG cs.NE
Chemotaxis of cell aggregates: morphology and dynamics of migrating active droplets
University of Oxford（牛津大学）；University College London（伦敦大学学院）
研究通过建立活性液滴模型，揭示了细胞团在趋化作用下形态转变的机制及影响因素。
2026-02-23 cond-mat.soft math.AP physics.bio-ph
Principles of efficient chemotactic pursuit
在趋化性中，细胞调节它们的迁移模式以响应引导物质的浓度梯度。免疫细胞被认为使用这种趋化性传感来远程检测和归巢病原体。考虑到免疫细胞可能遇到具有从固定到高度移动的巨大不同的迁移特性的多种靶标，尚不清楚哪些趋化性追踪策略同时有效和通用。我们从理论上解决了这个问题，并定义了一个可调的响应函数，将时间或空间浓度梯度映射到迁移行为。该响应函数的七个自由参数进行了数值优化，其目标是针对宽范围的目标小区特性最大化搜索效率。最后，我们对性能最好的参数集进行逆向工程，以揭示在不同生物现实边界条件下有效趋化性追求的原则。值得注意的是，数值优化重新发现了生物系统中众所周知的趋化策略，例如大肠杆菌的梯度依赖性游泳和翻滚模式。我们的一些结果也可能是有用的趋化性实验的设计和自动检测和量化目标导向的行为在测量的免疫细胞轨迹的算法的发展。
2019-02-27 physics.bio-ph q-bio.CB q-bio.QM
Microswimmers learning chemotaxis with genetic algorithms
各种微生物和一些哺乳动物细胞能够在粘性流体中游泳，通过执行非相互的身体变形，例如旋转附着的鞭毛或扭曲它们的整个身体。为了执行趋化性，即向高浓度的营养物移动并保持在高浓度的营养物中，它们以非平凡的方式适应它们的游泳步态。我们提出了一个模型，如何microswimmer能够自主地适应他们的形状，以游泳在一个维度向高场浓度使用内部决策机制模拟的人工神经网络。我们提出了两种方法来测量化学梯度，空间和时间传感，已知的游泳哺乳动物细胞和细菌，分别。使用NEAT遗传算法进化出令人惊讶的简单神经网络，控制微游泳者的形状变形，并允许它们在静态和复杂的时间依赖性化学环境中导航。通过在神经网络中引入噪声信号传输，出现了众所周知的有偏的奔跑和翻滚运动。我们的工作表明，一个简单的内部决策机制的演变，我们可以充分解释，并与环境相结合，允许在不同的化学景观导航。这些发现与单细胞的细胞内生化传感机制或小型多细胞生物（如C。优雅
2021-03-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft physics.bio-ph
Optimal receptor-cluster size determined by intrinsic and extrinsic noise
生物细胞利用细胞表面受体感知环境中的外部化学刺激。为了增加传感的灵敏度，受体通常聚集，最明显的是在细菌趋化性中，这是一般信号和传感的范例。虽然弱刺激的放大在没有噪声的情况下是有用的，但其有用性在存在外部输入噪声和内部信号噪声的情况下不太清楚。在这里，细菌的趋化性为例，我们结合变构Monod-Wyman- Changeux模型的信号放大受体复合物与噪声的计算，研究它们的相互联系。重要的是，我们计算了信噪比，描述了聚类对细胞的有益和有害影响的平衡。有趣的是，我们发现，在没有内在信号噪声的情况下，细胞构建噪声输入刺激的受体复合物没有优势。然而，与内在噪声，最佳的复合物的大小出现在细菌中的化学感受器复合物和真核细胞的脂筏中的蛋白质聚集体的大小的估计线。
2011-01-13 physics.bio-ph q-bio.SC
