反向平行微管重叠区上的马达蛋白积累

生物聚合物充当一维轨道，马达蛋白在其上运动以执行生物功能。马达蛋白现象启发了一维输运、拥挤和堵塞的理论模型。研究Xklp1马达在重构的反向平行微管重叠区上运动的实验表明，被招募到重叠区的马达走向各微管的正端，并频繁在丝之间切换。我们研究该系统的模型，将马达运动的总不对称简单排他过程(TASEP)与反向平行丝间的切换及结合动力学耦合。我们利用连续微分方程的精确与近似解确定了定长重叠区的稳态马达密度分布，并与动力学蒙特卡洛模拟比较。重叠区马达密度分布与马达轨迹类似于实验测量。模型的相图在低切换率时类似于单丝情形，而在高切换率时我们发现一个新的低密度-高密度-低密度-高密度相。远离重叠区末端的重叠区中心区域具有如直观预期的恒定马达密度。然而，中心马达密度并非遵循简单结合平衡，而是依赖于总重叠长度、马达速度和马达切换率。重叠区末端附近拥挤边界层的尺寸除依赖于马达速度和体浓度外，也依赖于重叠长度和切换率。反向平行微管重叠几何可能为蛋白质浓度的生物调控及其后续活性提供一种先前未被认识的机制。