肌肉肌丝晶格结构的纳米尺度差异在空间显式模型中改变肌肉功能
生物物理
2024-05-31 v1
摘要
活跃肌肉中的横桥结合和力取决于粗丝和细丝之间的径向间距。通过空间显式建模和实验努力，已证明这种径向晶格间距极大地影响肌肉的等长力产生。最近有研究表明，这种径向间距也可能在动态振荡（如体内肌肉中发生的振荡）下驱动机械功能或净功的差异。然而，以前的空间显式模型要么没有径向间距依赖性（即无法研究晶格间距），要么包含径向间距依赖性但无法再现动态振荡期间的体内净功，并且仅研究了等长收缩。在这里，我们展示了第一个包含径向横桥依赖性并能产生类似于真实肌肉的机械功能的空间显式模型。使用这个半肌小节的空间显式模型，我们表明当以类似于鹰蛾Manduca sexta的应变幅度和频率振荡时，净功确实依赖于晶格间距。此外，我们可以在空间显式半肌小节模型中规定晶格间距变化的轨迹，并研究晶格间距变化的时间过程影响机械功能的程度。我们模拟了经历动态振荡的半肌小节，并规定晶格的泊松比为0（恒定晶格间距）或0.5（等体积晶格间距变化）。我们还使用取自具有可变泊松比的Manduca sexta的晶格间距数据模拟了净功。我们的模拟表明，晶格间距可以改变肌肉的机械功能，并且在某些情况下，1 nm的差异可以将半肌小节模型的净功从马达样切换为制动样。
引用
@article{arxiv.2405.19443,
title = {Nanometer scale difference in myofilament lattice structure of muscle alter muscle function in a spatially explicit model},
author = {Travis Tune and Simon Sponberg},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.19443},
year = {2024}
}