通过 Tau 蛋白降解模拟细胞骨架崩溃

我们提出了一个用于神经元轴突中微管 -Tau 蛋白束的粗粒化二维力学模型，其中移除了 Tau 蛋白，这种情况可能发生在阿尔茨海默病、Tau 蛋白病和慢性创伤性脑病等各种神经退行性疾病中。我们的简化模型包括：(i) 将 Tau 蛋白建模为微管之间的熵弹簧；(ii) 由于磷酸化导致 Tau 蛋白从束中移除；以及 (iii) 由于这些解离的磷酸化 Tau 蛋白而在微管之间可能产生的耗尽力。我们使用最速下降弛豫法在移除 Tau 蛋白后达到平衡。在没有耗尽力的情况下，束对径向压缩的横向刚度在 Tau 蛋白占有率约为 60% 时降至零，这与标准渗流理论结果一致。然而，在存在吸引耗尽力的情况下，弹簧的移除会导致束在广泛的 Tau 蛋白占有率范围内发生一级崩溃，这符合生理可实现条件。虽然我们最简单的计算假设微管嵌入剂的浓度恒定以介导耗尽力，但包含与解离 Tau 蛋白呈线性关系的依赖性也会产生相同的崩溃。将渗流理论应用于微管尖端 Tau 蛋白的移除（这可能是抵御动态不稳定性的保护位点），我们认为微管不稳定性仅在低 Tau 蛋白占有率（0.06-0.30，取决于微管尖端的 Tau 配位数）下才会发生。因此，我们发现的崩溃可能比动态不稳定性在更广泛的 Tau 蛋白占有率范围内更加稳健。我们建议对我们的预测崩溃进行体外测试。