在生物系统中,由驱动蛋白和丝蛋白构成的消耗能量的活性网络可以产生驱动力并作用于多种生物过程,包括细胞运动、形状变化和复制等。这种活性网络的功能不可或缺,然而,分子尺度蛋白的相互作用如何能够使力在微米尺度上进行组织和传递仍...在生物系统中,由驱动蛋白和丝蛋白构成的消耗能量的活性网络可以产生驱动力并作用于多种生物过程,包括细胞运动、形状变化和复制等。这种活性网络的功能不可或缺,然而,分子尺度蛋白的相互作用如何能够使力在微米尺度上进行组织和传递仍然难以捉摸。本研究证明了微管的捆绑(增长)可以使活性物质系统在“全局力传递”相和“局部力耗散”相间相互转化。平均微管长度增加5倍会导致局部相到全局相的转变。转变后,力传播的长度尺度增加100倍并且力的大小增加了20倍。全局相下活性物质系统可产生(10 p N)力场,使包括细胞运输和液滴运动等应用成为可能。通过理论和模拟证明,即使存在少数长微管也可以诱导局部和全局相之间的逾渗转变,为细胞中的力传递提供调节机制。本研究结果揭示了细胞中力传导机制,并使活性材料应用于合成生物学和软机器人成为可能。展开更多
基金supported by the grants from the Major Program of the Natural Science Foundation of the Jiangsu Higher Education Institutions of China(No.23KJA180005)the Postgraduate Research&Practice Innovation Program of Jiangsu Province(No.KYCX23_3384)。
文摘在生物系统中,由驱动蛋白和丝蛋白构成的消耗能量的活性网络可以产生驱动力并作用于多种生物过程,包括细胞运动、形状变化和复制等。这种活性网络的功能不可或缺,然而,分子尺度蛋白的相互作用如何能够使力在微米尺度上进行组织和传递仍然难以捉摸。本研究证明了微管的捆绑(增长)可以使活性物质系统在“全局力传递”相和“局部力耗散”相间相互转化。平均微管长度增加5倍会导致局部相到全局相的转变。转变后,力传播的长度尺度增加100倍并且力的大小增加了20倍。全局相下活性物质系统可产生(10 p N)力场,使包括细胞运输和液滴运动等应用成为可能。通过理论和模拟证明,即使存在少数长微管也可以诱导局部和全局相之间的逾渗转变,为细胞中的力传递提供调节机制。本研究结果揭示了细胞中力传导机制,并使活性材料应用于合成生物学和软机器人成为可能。
