Actin-Membrane Release Initiates Cell Protrusions.
Actin-Membrane Release Initiates Cell Protrusions.
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DOI：
10.1016/j.devcel.2020.11.024
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发表时间：
2020-12-21
影响因子：
11.8
通讯作者：
Danuser G
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Welf ES;Miles CE;Huh J;Sapoznik E;Chi J;Driscoll MK;Isogai T;Noh J;Weems AD;Pohlkamp T;Dean K;Fiolka R;Mogilner A;Danuser G
尽管肌动蛋白聚合作为细胞突起的驱动机制的作用已经得到了很好的证实，但单独上调的肌动蛋白聚合并不启动突起。使用理论建模和定量活细胞成像实验相结合，我们表明，当地的肌动蛋白膜链接耗尽是需要突起启动。具体而言，我们表明，肌动蛋白膜接头埃兹蛋白被耗尽前突起发病和埃兹蛋白的肌动蛋白的亲和力的扰动调制突起的频率和效率。我们还展示了肌动蛋白膜释放如何与肌动蛋白聚合协同工作，从而形成一个全面的肌动蛋白驱动的形状变化模型。肌动蛋白膜释放在细胞内压力驱动的突起中起着类似的作用。因此，我们的研究结果表明，突起的启动可能是由一个普遍的监管机制，而力的产生机制决定了突起的形状和膨胀性能。通过实验和数学建模，Welf等人发现，无论肌动蛋白聚合或细胞内压力是否产生推力，启动细胞突起都需要质膜与肌动蛋白分离。他们的肌动蛋白释放模型增强了束缚布朗棘轮模型，解释了为什么单独的肌动蛋白聚合不能启动突起。
Despite the well-established role of actin polymerization as a driving mechanism for cell protrusion, upregulated actin polymerization alone does not initiate protrusions. Using a combination of theoretical modeling and quantitative live-cell imaging experiments, we show that local depletion of actin-membrane links is needed for protrusion initiation. Specifically, we show that the actin-membrane linker ezrin is depleted prior to protrusion onset and that perturbation of ezrin’s affinity for actin modulates protrusion frequency and efficiency. We also show how actin-membrane release works in concert with actin polymerization, leading to a comprehensive model for actin-driven shape changes. Actin-membrane release plays a similar role in protrusions driven by intracellular pressure. Thus, our findings suggest that protrusion initiation might be governed by a universal regulatory mechanism, whereas the mechanism of force generation determines the shape and expansion properties of the protrusion. Using experiments and mathematical modeling, Welf et al. identify that plasma membrane detachment from actin is needed to initiate cell protrusion, regardless of whether actin polymerization or intracellular pressure create pushing forces. Their actin release model augments the tethered Brownian ratchet model, explaining why actin polymerization alone cannot initiate protrusion.
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影响因子：
4.6
作者：
Hatano R;Takeda A;Abe Y;Kawaguchi K;Kazama I;Matsubara M;Asano S
通讯作者：
Asano S
影响因子：
4
作者：
Chugh P;Paluch EK
通讯作者：
Paluch EK
DOI：
10.1083/jcb.200807047
发表时间：
2009-02-09
期刊：
The Journal of cell biology
影响因子：
--
作者：
Hao JJ;Liu Y;Kruhlak M;Debell KE;Rellahan BL;Shaw S
通讯作者：
Shaw S
影响因子：
3.4
作者：
Dean, Kevin M.;Roudot, Philippe;Welf, Erik S.;Danuser, Gaudenz;Fiolka, Reto
通讯作者：
Fiolka, Reto
影响因子：
21.3
作者：
Andrew, Natalie;Insall, Robert H.
通讯作者：
Insall, Robert H.