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        研究人員利用光遺傳學(xué)和數(shù)學(xué)建模來(lái)識(shí)別細(xì)胞力學(xué)中的中心分子
        
			
        
				2018-12-26 11:03:05
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        所有細(xì)胞類(lèi)型都在人體內(nèi)不斷產(chǎn)生力量。包括海德堡研究員Ulrich Schwarz教授在內(nèi)的生物學(xué)家和物理學(xué)家的跨學(xué)科合作現(xiàn)在成功地使用光進(jìn)行細(xì)胞力的高分辨率測(cè)量，以便以受控方式打開(kāi)和關(guān)閉它們。來(lái)自海德堡大學(xué)和芝加哥大學(xué)的科學(xué)家利用光遺傳學(xué)和數(shù)學(xué)建模來(lái)識(shí)別細(xì)胞力學(xué)中的中心分子。這項(xiàng)研究的結(jié)果發(fā)表在Nature Communications雜志上。
        

        研究人員利用光遺傳學(xué)和數(shù)學(xué)建模來(lái)識(shí)別細(xì)胞力學(xué)中的中心分子
        

        需要響應(yīng)外部信號(hào)而收縮的肌細(xì)胞將血液泵送通過(guò)身體或移動(dòng)身體部位。然而，我們身體中的所有其他細(xì)胞類(lèi)型也不斷產(chǎn)生力量，這得益于每個(gè)人類(lèi)細(xì)胞中存在的肌肉樣結(jié)構(gòu)。細(xì)胞利用這些力來(lái)感知其環(huán)境中的機(jī)械變化，這在例如傷口愈合中起重要作用。細(xì)胞分裂和細(xì)胞運(yùn)動(dòng)期間也會(huì)激活細(xì)胞肌肉。
        

        UlQu Schwarz是BioQuant中心以及海德堡大學(xué)理論物理研究所的研究員，他一直致力于測(cè)量細(xì)胞力量。“ 機(jī)械力在生物細(xì)胞行為中的作用長(zhǎng)期以來(lái)一直被忽視，但在過(guò)去的二十年里，它已經(jīng)成為一個(gè)快速發(fā)展的研究領(lǐng)域，現(xiàn)在稱(chēng)為機(jī)械生物學(xué)，”Schwarz教授表示。他的研究小組正在開(kāi)發(fā)計(jì)算機(jī)算法，以根據(jù)它們?cè)诃h(huán)境中產(chǎn)生的變形來(lái)計(jì)算細(xì)胞力?；谠撔畔?，生成用于細(xì)胞力學(xué)的數(shù)學(xué)模型。
        

        “為了在測(cè)量細(xì)胞產(chǎn)生的力方面實(shí)現(xiàn)高精度，必須在平坦的表面上研究細(xì)胞。然而，即使在那時(shí)，力也不能像人體一樣以受控的方式產(chǎn)生，”Schwarz教授解釋說(shuō)。芝加哥Michael Glotzer教授和Margaret Gardel教授的實(shí)驗(yàn)研究小組得以提供幫助。他們開(kāi)發(fā)了一種用光控制細(xì)胞力的新光遺傳學(xué)方法。Schwarz教授和他的研究小組的三名成員隨后使用定制算法成功分析了芝加哥的數(shù)據(jù)。
        

        他們的數(shù)學(xué)評(píng)估使研究人員得到了驚人的發(fā)現(xiàn)。“我們研究了不同分子在力的產(chǎn)生和傳遞中的作用，并發(fā)現(xiàn)一種稱(chēng)為zyxin的修復(fù)蛋白對(duì)這些過(guò)程至關(guān)重要，”Schwarz教授繼續(xù)說(shuō)道。“這表明細(xì)胞不斷引起自身的機(jī)械破裂，就像在力的拉鏈開(kāi)口一樣。只有通過(guò)不斷的修復(fù)，細(xì)胞才能保留對(duì)其功能非常重要的彈性。”
        
			

			
          
        
			
        
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