受限细胞迁移中突起与极性动力学的几何适应

在受限生理环境中的细胞迁移依赖于若干细胞组分的协同动力学，包括突起、与环境的黏附以及细胞核。然而，这些组分与细胞极性的动态相互作用如何决定细胞尺度的涌现迁移行为仍知之甚少。在此，我们结合数据驱动推断与机制自底向上方法，建立受限细胞迁移中突起与极性动力学模型，揭示细胞动力学如何适应受限几何。具体而言，我们利用限制在微图案上细胞的突起-细胞核联合迁移轨迹实验数据，系统性地确定了一个关联细胞极性、突起和细胞核随机动力学的机制模型。该模型表明，细胞动力学通过极性动力学从负反馈到正自强化反馈回路的切换来适应受限收缩区。我们的模型进一步揭示该反馈回路如何导致驱动细胞通过收缩区的突起-细胞核动力学刻板循环。这些循环在细胞骨架组分受扰动时被破坏，表明正反馈受细胞迁移机制调控。因此，我们的数据驱动理论方法将极性反馈适应识别为受限细胞迁移的关键机制。