We solve a hydrodynamic model of active chromatin dynamics, within a confined geometry simulating the cell nucleus. Using both analytical and numerical methods, we describe the behavior of the chromatin polymer driven by the activity of motors having polar symmetry, both in the linear response regime as well as in the long-term, fully nonlinear regime of the flows. The introduction of a boundary induces a particular geometry in the flows of chromatin, which we describe using vector spherical harmonics, a tool which greatly simplifies both our analytical and numerical approaches. We find that the long-term behavior of this model in confinement is dominated by steady, transverse flows of chromatin which circulate around the spherical domain. These circulating flows are found to be robust to perturbations, and their characteristic size is set by the size of the domain. This gives us further insight into active chromatin dynamics in the cell nucleus, and provides a foundation for development of further, more complex models of active chromatin dynamics.
Creeping motion of a solid particle inside a spherical elastic cavity. II. Asymmetric motion
本文提出了一种计算小胶体颗粒在大弹性球腔内非对称运动的低雷诺数流体动力学流度函数的解析方法。结合第一部分[Daddi-Moussa-Ider,Löwen和Gekle,Eur. Phys. J. E 41,104(2018)],其中研究了垂直于弹性腔表面的轴对称运动,可以解决任意力方向的一般运动。弹性流体动力学问题的制定和解决使用经典的图像方法,通过表示流体动力学流场作为一个多极展开涉及高阶导数的自由空间格林函数。在准稳定的限制,我们证明了粒子的自迁移率函数的粒子运动切线的表面的腔是大于预测内的刚性静止腔的大小相等。这种差异是合理的事实,即一个固定的刚性腔体引入额外的阻碍的平移运动的封装的颗粒,导致其流体动力学流动性的降低。此外,腔的运动进行了研究,揭示了平移对(复合)流动性,线性耦合的弹性腔的速度施加在固体颗粒上的力,是完全由膜剪切性能。我们的分析预测是有利的完全解决的计算机模拟的基础上完成的双层边界积分法相比。
Hydrodynamic collective effects of active proteins in biological membranes
已知形成生物膜的脂质双层在亚微米尺度上表现为粘性2D流体;通常它们含有大量活性蛋白质内含物。最近,它已被显示[Proc.Nat.Acad. Sci. USA 112,E3639(2015)],这类活性蛋白质应诱导非热波动脂质流动,导致生物膜中被动内含物的扩散增强和趋化性样漂移。在这里,这样的效果进行了详细的分析和数值研究。重点讨论了蛋白质在脂筏中的聚集情况。我们表明,被动粒子往往成为吸引主动筏,并积累在他们里面。
Hydrodynamics of granular gases of inelastic and rough hard disks or spheres. II. Stability analysis
本文研究了具有常法向($α$)和切向($β$)恢复系数的非弹性和粗糙硬磁盘或球的稀颗粒气体在均匀冷却状态附近线性扰动下的稳定性条件。本文对Navier-Stokes-Fourier流体动力学方程组在平动($d_t$)和转动($d_r$)自由度下进行了形式上精确的线性稳定性分析,得到了相应文献[A. Megias和A. Santos,“非弹性和粗糙硬盘或球体的颗粒气体的流体动力学。I.采用传输系数,”Phys.Rev.E104,034901(2021)]。已知的硬球[V. Garzó,A. Santos和G. M. Kremer,Phys. Rev. E 97,052901(2018)]通过设置$d_t=d_r=3$恢复,同时获得硬盘的新结果($d_t=2$,$d_r=1$)。在后一种情况下,在$(α,β)$参数空间中发现了一个高非弹性的特殊区域,在该区域内与纵模相关的临界波数发散。与事件驱动的分子动力学模拟硬盘在$α=0.2$稀释系统的比较表明,这个理论区域的绝对不稳定性可能是一个人工制品的外推到高非弹性的近似在推导的传输系数,虽然它的信号收缩的条件稳定。然而,在中度非弹性($α=0.7$)的情况下,发现理论预测与模拟结果之间具有良好的一致性。