Chemo-mechanical diffusion waves explain collective dynamics of immune cell podosomes.
Chemo-mechanical diffusion waves explain collective dynamics of immune cell podosomes.
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DOI：
10.1038/s41467-023-38598-z
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发表时间：
2023-05-22
影响因子：
16.6
通讯作者：
Shenoy, Vivek B.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Gong, Ze;van den Dries, Koen;Migueles-Ramirez, Rodrigo A.;Wiseman, Paul W.;Cambi, Alessandra;Shenoy, Vivek B.
免疫细胞，如巨噬细胞和树突状细胞，可以利用足质体，机械敏感的富含肌动蛋白的突起，产生力量，迁移和巡逻外来抗原。单个足小体通过周期性的伸出和缩回周期（高度振荡）来探测它们的微环境，而集群中多个足小体的振荡以波状方式协调。然而，控制个体振荡和集体波状动力学的机制仍不清楚。在这里，通过整合肌动蛋白聚合，肌球蛋白收缩，肌动蛋白扩散和机械敏感信号，我们建立了一个簇中足小体动力学的化学力学模型。我们的模型显示，当肌动蛋白聚合驱动的突起和信号相关的肌球蛋白收缩以相似的速率发生时，足小体显示振荡生长，而肌动蛋白单体的扩散驱动波状协调的足小体振荡。我们的理论预测通过不同的药物治疗和微环境刚度对化学机械波的影响得到了验证。我们提出的框架可以阐明在伤口愈合和癌症免疫治疗的背景下，足质体在免疫细胞机械传感中的作用。树突状细胞可以利用足质体的动力学来探测其微环境。在这里，作者提出了一个化学力学模型的高度振荡的单个足体和集体波动力学的足体簇。
Immune cells, such as macrophages and dendritic cells, can utilize podosomes, mechanosensitive actin-rich protrusions, to generate forces, migrate, and patrol for foreign antigens. Individual podosomes probe their microenvironment through periodic protrusion and retraction cycles (height oscillations), while oscillations of multiple podosomes in a cluster are coordinated in a wave-like fashion. However, the mechanisms governing both the individual oscillations and the collective wave-like dynamics remain unclear. Here, by integrating actin polymerization, myosin contractility, actin diffusion, and mechanosensitive signaling, we develop a chemo-mechanical model for podosome dynamics in clusters. Our model reveals that podosomes show oscillatory growth when actin polymerization-driven protrusion and signaling-associated myosin contraction occur at similar rates, while the diffusion of actin monomers drives wave-like coordination of podosome oscillations. Our theoretical predictions are validated by different pharmacological treatments and the impact of microenvironment stiffness on chemo-mechanical waves. Our proposed framework can shed light on the role of podosomes in immune cell mechanosensing within the context of wound healing and cancer immunotherapy. Dendritic cells can utilize the dynamics of podosomes to probe their microenvironment. Here, the authors propose a chemo-mechanical model for the height oscillations of individual podosomes and the collective wave dynamics in a podosome cluster.
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DOI：
10.1038/nrm3141
发表时间：
2011-06-23
期刊：
Nature reviews. Molecular cell biology
影响因子：
--
作者：
通讯作者：
--
影响因子：
9.2
作者：
Collin, Olivier;Na, Sungsoo;Chowdhury, Farhan;Hong, Michael;Shin, Myung Eun;Wang, Fei;Wang, Ning
通讯作者：
Wang, Ning
影响因子：
3.5
作者：
Mandelis, A
通讯作者：
Mandelis, A
影响因子：
17.1
作者：
Bouissou, Angs;Proag, Amsha;Poincloux, Renaud
通讯作者：
Poincloux, Renaud
DOI：
10.1073/pnas.1007835107
发表时间：
2010-12-07
影响因子：
11.1
作者：
Labernadie, Anna;Thibault, Christophe;Charriere, Guillaume M.
通讯作者：
Charriere, Guillaume M.