由细胞前缘弯曲蛋白复合物驱动的曲度趋向性的最小物理模型
生物物理
2023-04-21 v1 软凝聚态物质
细胞行为
摘要
细胞常在体内弯曲表面（如弯曲组织、血管或其他细胞高度弯曲的突起）上迁移。近期体外实验提供明确证据，表明运动细胞受其所迁移基底曲率的影响，偏好某些曲率而非其他，称为“曲度趋向性”（curvotaxis）。这种曲率敏感性的起源与潜在机制尚不清楚。此处，我们采用一个“最小细胞”模型，该模型由包含弯曲膜蛋白复合物的囊泡组成，这些复合物对膜施加突出力（代表肌动蛋白聚合产生的压力）。该最小细胞模型在片足样前缘驱动下自发涌现运动表型。通过在不同类型弯曲基底（正弦、圆柱与管状）上系统筛选该模型的行为，我们表明最小组分与能量项即可捕捉实验数据。模型重现了在正弦基底上的观测迁移：细胞沿沟槽（极小值）运动，同时避免沿脊运动。此外，模型预测细胞在凸基底上倾向于周向迁移，在凹基底上轴向迁移。这两项预测均在多种细胞类型上经实验验证。总之，我们的结果确认膜-基底黏附能与膜蛋白复合物间结合能的最小化为细胞迁移中曲度趋向性的关键因素。
引用
@article{arxiv.2304.09934,
title = {A minimal physical model for curvotaxis driven by curved protein complexes at the cell's leading edge},
author = {Raj Kumar Sadhu and Marine Luciano and Wang Xi and Cristina Martinez-Torres and Marcel Schröder and Christoph Blum and Marco Tarantola and Samo Penič and Aleš Iglič and Carsten Beta and Oliver Steinbock and Eberhard Bodenschatz and Benoît Ladoux and Sylvain Gabriele and Nir S. Gov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.09934},
year = {2023}
}