主动张力网络模型揭示上皮组织中的一种奇异力学状态
摘要
如今人们广泛认识到细胞间的力学相互作用在上皮形态发生中起着关键作用，然而由于细胞力学行为固有的复杂性以及组织内力的直接测量困难，理解应力和变形影响细胞行为的机制仍是一个开放问题。理论模型可通过聚焦实验研究并为解释测量提供框架来提供帮助。为此，“顶点模型”引入了基于平面组织多边形拼贴表示的上皮细胞力学近似。在此我们公式化并分析了一种主动张力网络（ATN）模型，它同样基于上皮组织几何的多边形表示，但另外 i) 假设力学平衡由皮质张力主导，且 ii) 引入依赖于张力的皮层局部重塑，代表细胞骨架力学的主动性质。张力主导假设对细胞几何有直接影响，我们证明这在某些类型的果蝇上皮组织中成立。我们证明ATN的静止构型形成一个流形，每个细胞具有一个自由度，对应于细胞的“等角”——即保角——变形，其主导了对扰动的动态响应。我们展示在果蝇腹沟形成过程中，等角模式约占实验观察到的细胞变形的90%。我们模型的其他有趣性质包括力学应力的指数屏蔽以及对外部单轴应力的负泊松比响应。我们还提供了一种从组织中观察到的上皮细胞几何推断局部皮质张力的新方法。
引用
@article{arxiv.1508.00623,
title = {Active Tension Network model reveals an exotic mechanical state realized in epithelial tissues},
author = {Nicholas Noll and Madhav Mani and Idse Heemskerk and Sebastian Streichan and Boris I. Shraiman},
journal= {arXiv preprint arXiv:1508.00623},
year = {2017}
}
备注
The central argument as well as the initial reported results remain unchanged. This revision represents a restructuring of the initial arguments to make it more readable and easier to understand to a wider audience. Furthermore, additional movies were analyzed to bolster our claim made that VF formation is primarily isogonal deformations