酵母内吞作用的建模研究

在内吞作用过程中，细胞膜发生形变以包裹细胞外物质并将其摄入细胞内。关于酵母内吞作用的实验均一致认为：(i) 肌动蛋白聚合形成纤维网络，对膜施加主动力使其形变；(ii) 大尺度的膜形变呈管状。然而，对于肌动蛋白纤维网络究竟如何组织以驱动这种形变，目前存在三种相互竞争的观点。我们采用变分方法和数值模拟，通过分析酵母中肌动蛋白介导内吞作用的介观尺度模型来探讨这一竞争机制。该介观尺度模型将内陷过程分为三个阶段：(i) 起始阶段，网格蛋白通过衔接蛋白与膜相互作用；(ii) 延伸阶段，聚合的肌动蛋白纤维使膜进一步形变；随后是 (iii) 掐断阶段。我们的结果表明，掐断机制可能受到类珠串不稳定性（pearling-like instability）的辅助。我们排除了关于延伸阶段肌动蛋白纤维网络组织的三种竞争观点中的两种。然而，这两类观点可能在掐断阶段具有重要意义，因为在该阶段额外的肌动蛋白聚合有助于囊泡的断裂。文中还讨论了相关推论并与早期酵母内吞作用建模进行了比较。