Non-equilibrium forces drive the anomalous diffusion of telomeres in the nucleus of mammalian cells
Non-equilibrium forces drive the anomalous diffusion of telomeres in the nucleus of mammalian cells
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非平衡力驱动哺乳动物细胞核中端粒的异常扩散
DOI：
10.1088/1367-2630/aa8fe1
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发表时间：
2017
影响因子：
3.3
通讯作者：
M. Weiss
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
L. Stadler ;M. Weiss
端粒是位于染色体两端的重要核苷酸序列，其运动报告了间期细胞核中去致密染色质的局部动力学。在这里，我们表明，以前报道的亚扩散运动的端粒驱动的非平衡细胞骨架的力量。特别是，破坏微管导致端粒的广义扩散系数显着降低。这转化为一个显着降低的有效温度的随机力量，支配端粒的随机行走。此外，端粒运动在细胞中，缺乏微管是很好地描述了嵌入在粘弹性介质中的劳斯聚合物的单体动力学。相比之下，在未经处理的细胞中的活性细胞骨架力覆盖环境的弹性贡献，导致在粘性介质中的常规劳斯动力学的众所周知的缩放。我们的数据强调，在大多数情况下，即使在细胞亚扩散运动可能不是一个简单的热传输过程，而是由非平衡事件驱动。
Telomeres are vital nucleotide sequences at both ends of each chromosome, and their motion reports on the local dynamics of decondensed chromatin in the nucleus of interphase cells. Here, we show that the previously reported subdiffusive motion of telomeres is driven by non-equilibrium cytoskeletal forces. In particular, breaking down microtubules leads to a significantly reduced generalized diffusion coefficient of telomeres. This translates into a markedly reduced effective temperature in the stochastic forces that govern the telomeres' random walk. Moreover, telomere motion in cells that lack microtubules is well described by the monomer dynamics of a Rouse polymer that is embeddded in a viscoelastic medium. In contrast, active cytoskeletal forces in untreated cells override the environment's elastic contributions, resulting in the well-known scaling for conventional Rouse dynamics in viscous media. Our data highlight that even subdiffusive motion in cells in most cases may not be a simple thermal transport process but rather is driven by non-equilibrium events.
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M. Weiss
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DOI：
10.1103/physreve.82.011913
发表时间：
2010-07
期刊：
Physical review. E, Statistical, nonlinear, and soft matter physics
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--
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Spakowitz AJ
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Garini Y