211service.com
Hvordan molekylære motorer driver cellulær bevægelse
Et af den mikroskopiske verdens vidundere er cellers evne til at ændre form, dele sig og endda bevæge sig under deres egen damp. Mekanikken bag disse processer er drevet af en celles cytoskelet, et fibrøst netværk af aktinfilamenter, der giver en slags indre stilladser.
Dette stillads er fyldt med molekylære motorer kaldet myosin, som griber fat i aktinfilamenter og begynder at trække, som et pubhold i tovtrækning. Dette ryk er det, der får en celle til at ændre form, dele sig og bevæge sig.
Og alligevel, præcis hvordan en samling af motorer, der trækker på disse interne filamenter, kan drive denne proces, er ikke helt klart, især når motorerne og fibrene er orienteret mere eller mindre tilfældigt. Især et puslespil er, hvordan dette ryk kan ændre cellens bulkegenskaber, såsom dens stivhed, i mange størrelsesordener.
I dag får vi lidt indsigt i dette problem takket være Chase Broedersz og Fred MacKintoshs arbejde ved Vrije Universitet i Amsterdam. Disse fyre har skabt en 2D-model af et cellulært stillads lavet af stive filamenter og strøede molekylære motorer i dets struktur. Det, de observerer, er et interessant indblik i, hvordan motorernes lineære opførsel fører til en ikke-lineær ændring i stilladsets stivhed.
Nøglen er, at spændingerne i stilladset ikke er jævnt fordelt til at starte med: der er masser af slæk. Dette har en stor effekt på cellens bulk-egenskab, hvilket i det væsentlige gør den floppy.
Tænd for motorerne, og det ændrer sig hurtigt, siger Broedersz og MacKintosh. Motorerne ruller hurtigt ind, og stilladset stivner. De interne spændinger, der genereres af motorerne, trækker de floppy bøjningstilstande ud i systemet, og efterlader de stive stræktilstande, siger de.
På en måde afslører motorerne i stedet for at ændre egenskaberne af stilladset blot et andet aspekt af det, som ellers er skjult. Det er sådan, motorerne genererer en ikke-lineær ændring i stivhed, selvom deres egen adfærd er lineær.
Derfra er det ikke svært at forestille sig, hvordan den selektive stivning og blødgøring af cellestilladset i forskellige dele af en celle kan føre til ændringer i form, celledeling og endda bevægelse.
Det er en idé, der kan have interessante implikationer og ikke kun for vores forståelse af cellulær mekanik. Disse principper kan inspirere til design af nye aktive biomemetiske materialer med justerbare elastiske egenskaber, siger Broedersz og MacKintosh.
En ny generation af mobil-inspirerede ting. Fedt nok!
Ref: arxiv.org/abs/1009.3848 : Molekylær motorer stivner ikke-affine semifleksible polymernetværk