更多 ATP 不等于更强收缩性：重组肌动球蛋白中的功率与重塑

细胞骨架组分肌动球蛋白是自驱动物质的一个典型例子，因为动力冲程循环将腺苷三磷酸（ATP）形式的化学能局部转化为用于重塑的机械功。在观察肌球蛋白 II 微丝束于体外重塑肌动蛋白时，我们现报告：在高浓度 ATP 下，肌球蛋白微丝束形成以反复出现的涡旋和螺旋状 motif 为特征的亚稳态漩涡图案；而在低浓度 ATP 下，此类结构让位于星状图案。为解释此现象，我们构建了肌动球蛋白的极性活性流体力学理论的（准）稳态，其 ATP 标度关系取自对单个肌球蛋白 II 微丝束头部的 ATP 依赖性结合的微观随机描述。后者编码了一条启发式规则：由于动力冲程循环涉及肌球蛋白 II 头部从肌动蛋白解离，ATP 浓度升高降低了给定肌球蛋白 II 微丝束有多个头部同时结合的可能性，削弱其产生收缩力的能力并增加进程性运动的相对可能性。这再现了实验的若干定性及部分定量方面，为该理论的核心现象——ATP 依赖性主动收缩失稳——提供了证据。因此 ATP 不仅控制做功的速率（即功率），也控制此过程发生的方式。