Theorie der Selbstorganisation von Mikrotubuli und Motoren

Wir leiten ein Modell ab, das die raumzeitliche Organisation eines Arrays von Mikrotubuli beschreibt, die über molekulare Motoren interagieren. Ausgehend von einem stochastischen Modell inelastischer polarer Stäbe mit einem generischen anisotropen Interaktionskern erhalten wir eine Reihe von Gleichungen für die lokale Konzentration und Orientierung der Stäbe. Bei ausreichend hoher mittlerer Dichte der Stäbe und Konzentration der Motoren beschreibt das Modell eine orientierungsinstabilität. Wir zeigen, dass die orientierungsinstabilität zur Bildung von Wirbeln und (bei großer Dichte und/oder Kernanisotropie) Aster sieht, die in aktuellen Experimenten beobachtet wurden. Wir leiten die spezifische Form des Interaktionskerns aus der detaillierten Analyse der mikroskopischen Interaktion von zwei Filamenten ab, die durch einen beweglichen molekularen Motor vermittelt werden, und erweitern unsere Ergebnisse, um variable Motordichten und die Anhaftung der Motoren an das Substrat einzuschließen.