肌动蛋白重塑与聚合力控制树突棘形态

树突棘是从神经元树突突出的小型膜结构。每个棘包含一个突触接触位点，可将其父树突与邻近神经元的轴突相连。树突棘在形状和大小上显著不同，某些类型的刺激促使棘以相当可预测的方式从细小的新生形态演变为与成熟棘相关的蘑菇状形状。这一显著进程与早期发育、学习和记忆形成过程中神经元网络的（重）配置同时发生，并被认为是在单个神经元连接尺度上编码这些过程的机制的一部分。公认树突棘的结构可塑性强烈依赖于棘内肌动蛋白细胞骨架。目前缺乏一个详细描述肌动蛋白在指导各种棘形状转变中精确作用的通用框架。我们解决这个问题，提出了一个基于模型的定量情景来描述棘可塑性，并使用真实且生理相关参数进行了验证。我们的模型指出肌动蛋白细胞骨架的关键作用。在棘形成的早期阶段，棘膜的弹性特性与肌动蛋白细胞骨架产生的推进力之间的相互作用推动初始棘。在成熟阶段，需要以分支和束状肌动蛋白联合动力学形式的肌动蛋白重塑来形成成熟的蘑菇状棘。我们的模型确定了可能有助于稳定和维护棘形态的其他因素。总之，我们的模型为肌动蛋白重塑和聚合力在棘形成和成熟中的基本作用提供了独特见解。