曲率敏感的驱动蛋白结合可解释微管环的形成并揭示数学模型中的混沌动力学

微管是丝状管状蛋白聚合物，对一系列细胞行为至关重要，在微米尺度上通常是直的。然而，在一些滑移测定中，微管在分子马达地毯上移动，单个微管也能形成紧密的弧或环，即使在没有交联蛋白的情况下。理解这一现象可能为在经历神经退行性病变的神经细胞中发现的类似的高度弯曲微管提供重要解释。我们提出了一个滑移测定模型，其中在表面上移动微管的驱动蛋白通过差异性结合诱导环的形成，这一模型得到了近期发现的支持，即施加在溶液中的马达蛋白驱动蛋白突变体能够锁定微管曲率。对于某些参数区间，我们的模型预测直微管和弯曲微管可以作为稳定稳态同时存在，正如在实验中所观察到的那样。此外，还发现了非稳态解，其中当微管在表面滑移时，差异结合波沿微管传播，这可能导致混沌运动。虽然该模型解释了实验滑移测定中的二维微管行为，但它具有被改造以解释神经细胞中病理性卷曲的潜力。