细胞重新定位在循环拉伸的不稳定是由于局部粘连

介绍

细胞重新定位在循环拉伸是一个有趣的现象,最近招科学的关注。当采用逆作法施工循环拉伸细胞基质,他们逐渐旋转几乎垂直于拉伸方向(1]。细胞重新定位的特征时间量化,强烈依赖于伸展幅度和循环频率。作为实验显示,这种特性时间减少为伸展幅度随拉伸频率的增加而增加,也减少,直到饱和大约在1赫兹[1]。各种型号发展提供一个重要的洞察细胞重新定位的潜在机制下循环,,然而,仍然是难以捉摸的。

在我们努力理解这一现象,我们认为是mechanosensing系统组成的应力纤维(SF)坚持一个衬底通过两个焦点粘连(FAs)在其两端。简化,FAs被认为是由一群分子债券,这些都是滑债券或catch-slip债券。滑的债券,它的生命周期与作用力增加单调减少。catch-slip债券,它的生命周期反直觉力增大而增大起初,然后随增加力量。这个mechanosensing系统的不稳定性在循环荷载随后模拟的利用耦合的有限元分析方法和蒙特卡罗方法2,3]。

在仿真中,我们发现一个集群的滑动债券通常成为不稳定的在循环载荷(2]。slip-bond集群的生命周期通常随拉伸振幅增加而降低,也随循环次数增加而降低,直到饱和大约在1赫兹[2]。这些结果与实验结果一致1]。在仿真中,集群滑债券也可能表现不同寻常的稳定性增强,在集群的稳定性可以大大增强。这只发生在循环荷载与相对较高的频率相对较低振幅,这似乎与传统的工程材料的疲劳理论。

调查的一群catch-slip债券,我们第一次对一个捕获的时间行为债券基于两国模型(3]。可能存在两种类型的catch-slip债券具有类似lifetime-force概要文件在forceclamp负载(3]。然而,当不同的力量应用于单个catch-slip债券的类型,他们表现得非常不同的力历史依赖性或键的强度3]。尽管行为显著差异的两个类型的债券在一个分子的层面上,我们发现一个集群catch-slip债券的类型一般循环载荷下变得不稳定3),也与实验结果一致3]。

数值模拟显示一个集群的分子键,滑债券或catch-slip债券,可能成为不稳定的循环载荷,这支持了先前的预测一个埃尔莎模型,我们最近开发(4]。埃尔莎模型分析预测,循环载荷往往破坏FAs和由此产生的滑动或搬迁FAs将导致相关的SFs缩短和旋转几乎垂直于加载方向(4]。把这些作品在一起(2- - - - - -4),然后我们建议FAs的不稳定可以在细胞重新定位在基本循环拉伸(1]。

引用

1. Jungbauer年代(2008)两个政权的特征频率相关的动态重新定位在周期性拉伸基质成纤维细胞。Biophys J 95: 3470 - 3478。
2. 陈,陈B (2014)探究集群的不稳定滑动债券在循环加载耦合有限元分析和蒙特卡罗方法。J:装置81:111002。
3. 毛陈X, Z,陈B (2015)调查时间赶上债券基于两国模型的力学行为。5:7868科学报告。
4. 陈B (2012)循环拉伸诱导细胞重新定位不稳定的基质,债券在焦粘连。《公共科学图书馆•综合》7:48346。