受单马达突变影响的分子马达集群的涌现输运性质

细胞内运输是真核细胞的一项基本功能，由马达蛋白（将化学能转化为动能的蛋白质）协助完成。众所周知，马达蛋白以团队形式工作，实现细胞内货物长距离的单向和双向运输。底层运输机制的破坏（常由改变单马达特性的突变引起）会导致神经退行性疾病。例如，驱动蛋白马达结构域在丝氨酸残基上的磷酸化与亨廷顿病有关，最近一项针对磷酸化和磷酸模拟丝氨酸残基的研究表明单马达停滞力降低。在本文中，我们报告了此类突变对由多个野生型和突变型马达携带的货物的输运性质的影响。结果表明，具有改变后的停滞力的突变体可能决定平均速度和运行长度，即使它们在集合中数量少于野生型马达。研究表明，当货物上的负载接近突变体停滞力或其停滞力的倍数时，突变体获得竞争优势并导致预期运行长度增加。本文的另一贡献是开发了一种半解析方法，用于分析多种类型多个马达对货物的运输。该技术利用各种绝对构型之间的转移率来确定携带货物的马达的各种相对构型之间的转移率。这使得平均速度和运行长度能够被精确计算。它还可用于引入各种单马达参数的改变以建模突变，并推断此类改变对多个马达运输共同货物的影响。我们的方法易于实现，并提供了供一般使用的软件包。