分子马达驱动的货物必须在复杂的细胞内环境中航行,而细胞内环境通常拥挤、异质且波动,才能在细胞内发挥其多种功能。为了应对这些挑战,大多数货物表现出定性相似的运输行为,即在扩散“抖动”运动状态(关闭状态)和定向“运行”状态(开启状态)之间随机切换。这种 2 态运动的物理图像及其在细胞内的调节尚不清楚。在这里,通过使用单粒子跟踪和运动状态解剖,我们对活细胞中表皮生长因子受体 (EGFR)-内体的 2 态运动进行了统计分析。通过对大量 EGFR-内体轨迹的彻底分析,我们发现它们在两种状态下的寿命都呈指数分布,其概率密度函数 (PDF) 幅度相差超过三十年。我们表明,它们的特征时间、开启状态概率、速度和关闭状态扩散系数受空间调节,并且可能由内质网 (ER) 网络通过其空间变化的膜密度和与货物的相互作用而产生。我们进一步提出了一个 2 状态传输模型来描述细胞中 EGFR-内体复杂、空间变化的传输动力学。我们的研究结果表明,ER 网络可能在构建细胞级自由能景观 ∆ G ( r ) 以在空间上引导货物运输方面发挥重要作用。
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