锻炼为何增肌：肌联蛋白机械感知调控负荷下的骨骼肌生长

肌肉感知内部产生与外部施加的力，并在不同时间尺度上以协调的层级方式响应这些力。肌肉基本单元——肌节M带的中心——处于感知肌肉所受不同类型负荷的理想位置。特别是，位于M带的肌联蛋白激酶结构域（TK）是已知的机械信号传导候选者。在此，我们建立定量数学模型来描述基于TK的机械敏感信号传导动力学，并预测对锻炼与康复方案的滋养性变化。首先，我们构建力作用下TK构象变化的动力学模型：开启、磷酸化、信号传导与自抑制。我们发现TK作为一种亚稳态机械敏感开关开启，其在高负荷抗阻锻炼后自然产生比同等能量消耗的耐力运动大得多的信号。接下来，为使模型稳定并给出连贯预测（特别是锻炼方案开始后的滞后），我们必须考虑磷酸盐（由ATP携带）的相关动力学，以及蛋白质合成速率对肌纤维大小的非线性依赖。我们推测后一效应可能通过核糖体在筛状肌丝晶格中扩散的空间位阻抑制而发生。完整模型给出肌肉横截面积与张力的稳态解（稳态平衡），以及对训练的定量可信肥大响应与张力长期降低后的萎缩。