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Traction Dynamics Of Filopodia On Compliant Substrates

机译:顺应性基质上丝足的牵引动力学

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摘要

Cells sense the environment's mechanical stiffness to control their own shape, migration, and fate. To better understand stiffness sensing, we constructed a stochastic model of the "motor-clutch" force transmission system, where molecular clutches link F-actin to the substrate and mechanically resist myosin-driven F-actin retrograde flow. The model predicts two distinct regimes: (i) "frictional slippage," with fast retrograde flow and low traction forces on stiff substrates and (ii) oscillatory "load-and-fail" dynamics, with slower retrograde flow and higher traction forces on soft substrates. We experimentally confirmed these model predictions in embryonic chick forebrain neurons by measuring the nanoscale dynamics of single-growth-cone filopodia. Furthermore, we experimentally observed a model-predicted switch in F-actin dynamics around an elastic modulus of 1 kilopascal. Thus, a motor-clutch system inherently senses and responds to the mechanical stiffness of the local environment.
机译:细胞感知环境的机械刚度,以控制其自身的形状,迁移和命运。为了更好地理解刚度感测,我们构建了“电动机-离合器”力传递系统的随机模型,其中分子离合器将F-肌动蛋白连接到基质上并机械抵抗肌球蛋白驱动的F-肌动蛋白逆行流动。该模型预测了两种不同的状态:(i)“摩擦滑动”,具有快速的逆行流动和对刚性基板的低牵引力,以及(ii)振荡的“加载和失败”动力学,具有较慢的逆行流动和较高的软质牵引力基材。我们通过测量单生长锥丝状伪足的纳米级动力学实验性地证实了这些模型在胚胎雏鸡前脑神经元中的预测。此外,我们实验观察到模型预测的F-肌动蛋白动力学在1千帕斯卡弹性模量附近的变化。因此,电动机-离合器系统固有地感测并响应于局部环境的机械刚度。

著录项

  • 来源
    《Science》 |2008年第5908期|p.1687-1691|共5页
  • 作者单位

    Department of Biomedical Engineering, University of Minnesota, Minneapolis, MN 55455, USA;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);美国《化学文摘》(CA);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类 自然科学总论;
  • 关键词

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