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细胞摩擦力的噬魂师第二季指数标度

物理学 2022-03-13 23:59:07

由AMOLF 一种由蛋白质微管蛋白组成的聚合物,它是细胞骨架的一个组成部分,参与细胞内运输、细胞移动和核分裂

信用:AMOLF AMOLF研究人员提出了一个理论,描述了由蛋白质交联的生物丝之间的摩擦

令人惊讶的是,他们的理论预测摩擦力与交联剂的数量呈高度非线性比例关系

作者认为,细胞不仅利用这种缩放来稳定细胞结构,还能控制它们的大小

新的发现对于理解细胞结构的动力学很重要,如有丝分裂纺锤体,它在细胞分裂过程中将染色体分开

运动蛋白与摩擦力 许多细胞结构由被运动蛋白和非运动蛋白交联的长丝组成(见图)

这些所谓的细胞骨架结构不仅赋予细胞机械稳定性,还使它们能够在表面爬行,并在细胞分裂过程中将染色体拉开

力的产生通常归因于马达蛋白,其使用化学燃料,可以使细丝相对于彼此移动

然而,这些运动力被被动的非运动蛋白产生的摩擦力所抵消

这些摩擦力是细胞骨架结构机械性质的主要决定因素,它们限制了这些结构形成的速度和效率

此外,它们甚至对它们的稳定性至关重要,因为如果被动交联剂产生的摩擦力不能抵消马达力,结构甚至会分崩离析

指数增长 为了理解这些细胞骨架结构的动力学和它们能产生的力,理解摩擦力如何随着细丝的长度和它们之间交联剂的数量而变化是很重要的

现有的理论预测摩擦随着交联剂的数量线性增加,这是人们直观的预期

然而,最近的实验生动地证明了摩擦力是非线性的,即

e

随着交联剂数量的增加

由于新冠肺炎危机,我们都知道指数增长和线性增长会有多大的不同

到目前为止,细丝之间摩擦的这种非常不寻常的指数标度行为的起源还不清楚

细胞骨架结构由蛋白质交联的细丝组成

这些细丝由规则的亚基网格组成,为交联剂产生一组离散的结合位点

作者的理论预测,结果是,随着交联剂数量的增加,摩擦力迅速增大

信用:AMOLF 解释 AMOLF组长Ten Wolde和Ph

D

学生维伦加现在已经发展出一种理论来解释这些实验观察

他们的理论是基于这样的观察,即生物丝由规则的亚基网格组成,为交联剂产生一组离散的结合位点

Ten Wolde和Wierenga预测,只有当连接子集体重组时,细丝才能移动

由于这种集体重组,摩擦力迅速增加,我

e

,随着连接子的数量呈指数增长

作者的工作对我们理解细胞骨架结构的动力学有重要意义

特别地,指数标度意味着当交联剂密度超过一定阈值时,这些结构基本上冻结;摩擦力变得如此之大,以至于阻止了任何进一步的运动

细胞可以利用这种强大的缩放来控制细胞结构的大小和稳定性

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