协同作用的范围调控肌动蛋白结合蛋白簇的尺寸、密度与动力学

肌动蛋白细胞骨架由多个网络组成，这些网络专门负责细胞运动或细胞分裂等多种过程。每个网络均由有序的肌动蛋白微丝构成，并修饰有特定的肌动蛋白结合蛋白（ABPs）集合。引导ABPs定位到特定肌动蛋白网络的分子机制仍知之甚少，但协同作用（即一个ABP的结合受到邻近已结合ABPs正向影响的机制）在产生局部致密的ABPs条带中起着关键作用。协同结合的特征不仅在于其幅度，还在于其效应通过长程变构相互作用沿肌动蛋白丝传播的范围。这些变构效应的范围仍存在争议，但在细胞内肌动蛋白丝的长度尺度上可能相当显著。在此，我们利用ABPs结合到肌动蛋白丝的随机计算模型，研究了协同作用如何影响ABPs的成簇。该模型再现了在单根肌动蛋白丝尺度上实验观察到的ABP簇形成，并对诸如ADF/cofilin等蛋白的协同作用范围给出了理论估计。我们发现协同作用的幅度和空间范围都极大地影响成簇特性。然而，协同作用的参数对ABP簇的组装速率、尺寸和动力学具有不同的调控作用，表明协同作用是细胞中精确调控ABPs招募的有效机制。本工作为未来理解肌动蛋白网络如何从共同细胞质中获得不同且特异的蛋白组成提供了更通用的框架。