肌动蛋白驱动运输下波形蛋白组织的模型

中间丝形成必不可少的结构网络，分布于整个细胞质中，并在细胞力学、细胞内组织和分子信号传导中发挥关键作用。网络的维持及其对细胞动态行为的适应依赖于若干涉及细胞骨架串扰的机制，这些机制尚未被完全理解。数学建模使我们能够比较若干生物学上合理的情景，以帮助解释实验数据。在本研究中，我们观察并建模了在圆形微图案上接种的单个胶质细胞中，经诺考达唑处理破坏微管后波形蛋白中间丝的动力学。在这些条件下，波形蛋白丝向细胞中心移动并聚集，最终达到稳态。在缺乏微管驱动运输的情况下，波形蛋白网络的运动主要由肌动蛋白相关机制驱动。为建模这些实验发现，我们假设波形蛋白可能以移动和固定两种状态存在，并以未知（恒定或非恒定）速率在状态间切换。移动中的波形蛋白被假定以恒定或非恒定速度平流。我们利用这组假设引入了若干生物学上合理的情景。对于每种情景，我们使用差分进化寻找最佳参数集，得到最接近实验数据的解，随后使用赤池信息准则评估假设。该建模方法使我们得出结论：我们的实验数据最好由中间丝的空间依赖性捕获或肌动蛋白依赖运输的空间依赖性速度来解释。