生物物理学:フィラメントピックアップスティックからアクティブ発泡体まで(Biophysics: from filament pick-up sticks to active foams)

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2024-08-20 ミュンヘン大学(LMU)

LMUミュンヘンの物理学者エルヴィン・フライ教授のチームは、タンパク質フィラメントと分子モーターが自己組織化してアクティブフォームを形成する仕組みを説明する理論モデルを開発しました。このモデルは、フィラメントが無秩序に積み重なる状態から、モーターによってフィラメントが整列し、複雑なフォーム構造が形成される過程を再現しています。研究成果は細胞骨格の理解を深め、将来的にはバイオナノテクノロジーの応用にも貢献する可能性があります。

<関連情報>

アクティブモーターフィラメント系における超分子集合体: ミセル、二層膜、発泡体 Supramolecular Assemblies in Active Motor-Filament Systems: Micelles, Bilayers, and Foams

Filippo De Luca, Ivan Maryshev, and Erwin Frey
Physical Review X  Published: 19 August 2024
DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevX.14.031031

生物物理学:フィラメントピックアップスティックからアクティブ発泡体まで(Biophysics: from filament pick-up sticks to active foams)

Abstract

Active matter systems evade the constraints of thermal equilibrium, leading to the emergence of intriguing collective behavior. A paradigmatic example is given by motor-filament mixtures, where the motion of motor proteins drives alignment and sliding interactions between filaments and their self-organization into macroscopic structures. After defining a microscopic model for these systems, we derive continuum equations, exhibiting the formation of active supramolecular assemblies such as micelles, bilayers, and foams. The transition between these structures is driven by a branching instability, which destabilizes the orientational order within the micelles, leading to the growth of bilayers at high microtubule densities. Additionally, we identify a fingering instability, modulating the shape of the micelle interface at high motor densities. We study the role of various mechanisms in these two instabilities, such as contractility, active splay, and anchoring, allowing for generalization beyond the system considered here.

生物工学一般
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