过度磷酸化诱导神经元细胞中马达蛋白囊泡递送动力学的相变

马达蛋白沿微管的突触囊泡运输是神经元通讯的关键主动过程。已知微管会因 tau 蛋白过度磷酸化而失稳，这导致 tau 蛋白从微管上脱离并形成神经原纤维缠结。然而，tau 蛋白磷酸化如何影响微管上马达蛋白的运输动力学仍然未知。在这里，我们发现活细胞中囊泡-马达蛋白复合物 (VMPM) 的长距离单向运动在 tau 蛋白过度磷酸化下受到抑制，导致沿微管的快速囊泡运输丧失。过度磷酸化细胞中的 VMPM 表现出看似双向的随机运动，其动力学特性与正常细胞中的 VMPM 运动截然不同。我们建立了一个简约的 VMPM 主动运动物理化学模型，为我们的实验结果提供了统一的定量解释和预测。我们的分析表明，在过度磷酸化条件下，马达蛋白复合物同时具有静态和动态的运动性涨落。沿微管的快速囊泡运输的丧失可能是与 tau 蛋白过度磷酸化相关的神经退行性疾病的一种机制。