单细胞中的细胞尺寸、机械张力与 GTP 酶信号
细胞行为
2019-08-29 v1 亚细胞过程
摘要
细胞极化需要将特定蛋白重新分布至真核细胞的新生前端与后端。这些蛋白中包含 Rac 和 Rho，它们是调节肌动蛋白细胞骨架的小 GTP 酶家族成员。Rac 促进肌动蛋白组装及前缘突起，而 Rho 激活后端由肌球蛋白驱动的收缩。已有多种详尽程度的细胞极化数学模型问世。其中基于“波钉扎”的最简模型由单个 GTP 酶的一对反应扩散方程构成。迄今为止，波钉扎的数学分析主要局限于一维静态区域。本文将该分析拓展至尺寸变化的细胞，表明收缩与生长中的细胞均可能丧失极性。我们进一步考虑了静态、生长、收缩及运动细胞中机械张力、GTP 酶激活与细胞形变之间的反馈。分析了若干特例（空间均匀的细胞化学、有无机械反馈），并通过一维模拟探究了完整模型。我们发现多种新颖行为，包括 Rac 活性与细胞尺寸的“稀释诱导”振荡，以及模型细胞中极化与运动能力的获得或丧失。
引用
@article{arxiv.1908.10840,
title = {Cell size, mechanical tension, and GTPase signaling in the Single Cell},
author = {Andreas Buttenschön and Yue Liu and Leah Edelstein-Keshet},
journal= {arXiv preprint arXiv:1908.10840},
year = {2019}
}