可变形性与碰撞诱导的重新取向增强了致密微环境中细胞的趋触性
生物物理
2023-07-26 v1 细胞行为
摘要
在体内，细胞在充满障碍的复杂环境中迁移。近来，‘趋触性’一词被引入，用于描述沿如障碍密度梯度等地形线索的导航。实验与理论工作已分析了细胞在具有柱密度梯度的柱阵网格中的趋触性。先前基于活性布朗粒子（ABP）的模型表明，ABP 由于高柱密度下有效持续长度的降低而表现趋触性，即向较低柱密度漂移。该 ABP 模型预测的趋触性漂移可达瞬时速度的 1%，而实验观察到高达 5% 的漂移。我们假设 ABP 与实验观察之间的差异可能源于 1）细胞可变形性，以及 2）更复杂的细胞-柱相互作用。在此，我们基于细胞 Potts 模型引入了一个更细致的趋触性模型。为建模持续性细胞，我们使用 Act 模型（模拟肌动蛋白聚合驱动的运动性）以及一种混合 CPM-ABP 模型。模型参数经拟合以模拟实验发现的 D. discoideum 在平整表面的运动。对于饥饿的 D. discoideum，两种 CPM 变体均因持续长度更大幅度的降低，预测出比先前 ABP 模型更接近实验结果的趋触性漂移。此外，Act 模型在趋触效率上优于混合模型，因其在致密柱网格中显示出有效持续时间更大幅度的减少。柱黏附也会减缓细胞并降低趋触性。对于缓慢且持续性较低的营养期 D. discoideum 细胞，两种 CPM 均预测出类似的小趋触漂移。我们得出结论：可变形细胞体积导致比 ABP 更高的趋触漂移，且细胞-柱碰撞对细胞持续性的反馈仅在高持续性细胞中增加漂移。
引用
@article{arxiv.2306.08957,
title = {Deformability and collision-induced reorientation enhance cell topotaxis in dense microenvironments},
author = {Leonie van Steijn and Joeri A. J. Wondergem and Koen Schakenraad and Doris Heinrich and Roeland M. H. Merks},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.08957},
year = {2023}
}