####################################################################################################### # # Simple bidirectional plasticity model. # # Thiago Matos Pinto (version January 10th 2019 9:21pm) # # # ###################################################################################################### ###################################################################################################### # # # PARAMETERS OF THE REACTIONS # # # ###################################################################################################### parameters kib=10 kbi=0.2 parameters kpa=0.004 kap=10 parameters cb=0.75 cp=1 cau=0.8 parameters a=0.500 b=1.956 c=-1.800 parameters ka1=0.29 parameters beta=4000 parameters kf65=2E3 kb65=2.3E6 parameters kppia=0.15 kppai=0.00042 parameters kf45=0.5 kb45=72.283 kcat45=6 parameters kf46=0.5 kb46=72.283 kcat46=6 parameters kdeph=0.0005 parameters kiacbac=10 kbaciac=1 parameters kiiac=10 kiaci=30.1 parameters kbbac=10 kbacb=150.5 parameters kpacaac=0.02 kaacpac=10 parameters kppac=10 kpacp=1505 parameters kaaac=10 kaaca=301 #F-actin rate constants are 0 when simulating betaCaMKII knockout #parameters kiacbac=0 kbaciac=0 #parameters kiiac=0 kiaci=0 #parameters kbbac=0 kbacb=0 #parameters kpacaac=0 kaacpac=0 #parameters kppac=0 kpacp=0 #parameters kaaac=0 kaaca=0 ###################################################################################################### # # # Ca2+ INPUTS # # # ###################################################################################################### table f Ca2+PFCF_Pinto.tab #table f Ca2+PF_Pinto.tab alpha=f(t) ###################################################################################################### # # # Ca4CaM PATHWAY - ORDINARY DIFFERENTIAL EQUATIONS # # # ###################################################################################################### dCa/dt=(-4*kf65*Ca^4*CaM+4*kb65*Ca4CaM)+(alpha-beta*(Ca-Ca_min)) dCaM/dt=(-kf65*Ca^4*CaM+kb65*Ca4CaM) dCa4CaM/dt=(kf65*Ca^4*CaM-kb65*Ca4CaM)+(-kppia*PPi*Ca4CaM+kppai*PPa)+\ (-kib*Wi*Ca4CaM+kbi*Wb)+(kpa*Wp-kap*Wa*Ca4CaM)+(-kiacbac*Wiac*Ca4CaM+kbaciac*Wbac)+\ (kpacaac*Wpac-kaacpac*Waac*Ca4CaM) ###################################################################################################### # # # CaMKII PATHWAY - ORDINARY DIFFERENTIAL EQUATIONS # # # ###################################################################################################### Wi=Wtot-Wb-Wp-Wa-Wiac-Wbac-Wpac-Waac dWb/dt=-Va*Wtot+(kib*Wi*Ca4CaM-kbi*Wb)+(-kf45*Wb*AMPAR+(kb45+kcat45)*WbAMPAR)+\ (-kbbac*Wb*Fact+kbacb*Wbac) dWp/dt=Va*Wtot+(-kpa*Wp+kap*Wa*Ca4CaM)+(-kf45*Wp*AMPAR+(kb45+kcat45)*WpAMPAR)+\ (-kppac*Wp*Fact+kpacp*Wpac) dWa/dt=(kpa*Wp-kap*Wa*Ca4CaM)+(-kf45*Wa*AMPAR+(kb45+kcat45)*WaAMPAR)+(-kaaac*Wa*Fact+kaaca*Waac)+(-kdeph*Wa) Va=(ka*((cb*Wb)^2+(cb*Wb)*(cp*Wp)+(cb*Wb)*(cau*Wa)))/Wtot^2 Tot=(Wb+Wp+Wa)/Wtot ka=ka1*((a*Tot)+(b*Tot^2)+(c*Tot^3)) Wac=Wb+Wp+Wa dWiac/dt=(kiiac*Wi*Fact-kiaci*Wiac)+(-kiacbac*Wiac*Ca4CaM+kbaciac*Wbac) dWbac/dt=-Vac*Wtot+(kiacbac*Wiac*Ca4CaM-kbaciac*Wbac)+(kbbac*Wb*Fact-kbacb*Wbac) dWpac/dt=Vac*Wtot+(-kpacaac*Wpac+kaacpac*Waac*Ca4CaM)+(kppac*Wp*Fact-kpacp*Wpac) dWaac/dt=(kpacaac*Wpac-kaacpac*Waac*Ca4CaM)+(kaaac*Wa*Fact-kaaca*Waac) Vac=(kac*((cb*Wbac)^2+(cb*Wbac)*(cp*Wpac)+(cb*Wbac)*(cau*Waac)))/Wtot^2 Totac=(Wbac+Wpac+Waac)/Wtot kac=ka1*((a*Totac)+(b*Totac^2)+(c*Totac^3)) Wactin=Wiac+Wbac+Wpac+Waac ###################################################################################################### # # # PPi PATHWAY - ORDINARY DIFFERENTIAL EQUATIONS # # # ###################################################################################################### dPPi/dt=(-kppia*PPi*Ca4CaM+kppai*PPa) dPPa/dt=(kppia*PPi*Ca4CaM-kppai*PPa)+(-kf46*PPa*AMPAR_P+(kb46+kcat46)*PPaAMPARP) ###################################################################################################### # # # AMPAR PATHWAY - ORDINARY DIFFERENTIAL EQUATIONS # # # ###################################################################################################### dAMPAR/dt=(-kf45*Wb*AMPAR+kb45*WbAMPAR)+(-kf45*Wp*AMPAR+kb45*WpAMPAR)+\ (-kf45*Wa*AMPAR+kb45*WaAMPAR)+(kcat46*PPaAMPARP) dWbAMPAR/dt=(kf45*Wb*AMPAR-(kb45+kcat45)*WbAMPAR) dWpAMPAR/dt=(kf45*Wp*AMPAR-(kb45+kcat45)*WpAMPAR) dWaAMPAR/dt=(kf45*Wa*AMPAR-(kb45+kcat45)*WaAMPAR) dAMPAR_P/dt=(kcat45*WbAMPAR)+(kcat45*WpAMPAR)+(kcat45*WaAMPAR)+\ (-kf46*PPa*AMPAR_P+kb46*PPaAMPARP) dPPaAMPARP/dt=(kf46*PPa*AMPAR_P-(kb46+kcat46)*PPaAMPARP) ###################################################################################################### # # # INITIAL CONCENTRATIONS # # # ###################################################################################################### parameters Ca_min=0.045 parameters Wtot=26 #parameters Wtot=13 parameters Fact=10 init CaM=36 init PPi=26 init AMPAR=0.5 init AMPAR_P=0.5 ###################################################################################################### ###################################################################################################### aux Ca=Ca aux Wi=Wi aux Wac=Wac aux PPa=PPa aux Wactin=Wactin ###################################################################################################### ###################################################################################################### @ Total=6000 dt=0.01 meth=cvode,tol=1e-10,atol=1e-10 xlo=0 xhi=300 ylo=0 yhi=0.5 maxstor=900000 \ bounds=100000 BACK=white done