作动性凝胶对控制信号的非线性收缩响应

生物系统通过控制信号紧密调节其生理状态。这包括作动性凝胶的作动胞骨架，这是一种消费化学自由能以驱动许多细胞机械行为的收缩性作动胞。上游调控通路激活或抑制作动性胞骨。然而，作动性胞骨对控制信号的收缩响应仍然阐明不清。本研究采用重构的作动性胞凝胶，并对其施加阶跃和脉冲激活输入。我们发现证据表明存在非线性冲击响应，我们通过一个传递函数 $\delta \varepsilon / \delta g$ 来量化，将输入自由能脉冲 $\delta g$ 转化为输出应变脉冲 $\delta \varepsilon$。我们发现比例关系 $\delta \varepsilon / \delta g \sim g^{-0.3}$。指数的负值表示收缩胞在将能量转化为应变方面的有效性降低。我们归因于密度相关机制，这与对外部应力的应变刚度非线性响应形成鲜明对比。控制信号的收缩响应是理解机械信号如何通过作动性胞网络在活细胞中以及可能也在合成细胞中传递信息的关键步骤。