Buckling of filamentous actin bundles in filopodial protrusions
Buckling of filamentous actin bundles in filopodial protrusions
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丝状肌动蛋白束在丝状突起中的屈曲
DOI：
10.1007/s10409-019-00838-1
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发表时间：
2019-02
影响因子：
3.5
通讯作者：
Qian Jin
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Wang Yanzhong;Qian Jin
丝状肌动蛋白束的机械行为在爬行细胞前缘的丝状伪足突起中起着重要作用。这些束由平行的肌动蛋白丝组成，这些肌动蛋白丝呈六角形堆积，并通过交联蛋白（包括 α-肌动蛋白、细丝蛋白和肌成束蛋白）互连。当推动质膜和/或外部屏障时，丝状突起中的肌动蛋白束不可避免地会遇到压缩负载。因此，肌动蛋白束的弯曲刚度和屈曲稳定性对于确定丝状伪足结构和随后的细胞形态非常重要。在这项工作中，我们采用粗粒度分子动力学模型来研究交联肌动蛋白束在压缩下的屈曲行为，明确地考虑了组成丝的特性和交联剂的机械描述。肌动蛋白束的弯曲刚度表现出一般的尺寸效应，具体取决于束中丝的数量，明确取决于丝间耦合的程度。针对具有不同耦合状态和交联剂强度的束，分析了不同的屈曲模式。这项研究可以阐明平行堆积肌动蛋白束的稳定性和屈曲机制以及丝状突起中机械部件的结构-功能关系。
The mechanical behavior of filamentous actin bundles plays an essential role in filopodial protrusions at the leading edge of crawling cells. These bundles consist of parallel actin filaments that are hexagonally packed and interconnected via cross-linking proteins including α-actinin, filamin, and fascin. When pushing against the plasma membrane and/or external barriers, actin bundles in filopodial protrusions inevitably encounter a compressive load. The bending stiffness and buckling stability of actin bundles are therefore important in determining the filopodial architecture and subsequent cell morphology. In this work, we employ a coarse-grained molecular dynamics model to investigate the buckling behavior of cross-linked actin bundles under compression, explicitly accounting for the properties of the constituent filaments and the mechanical description of the cross-linkers. The bending stiffness of actin bundles exhibits a generic size effect depending on the number of filaments in the bundle, explicitly depending on the degree of interfilament coupling. The distinct buckling modes are analyzed for bundles with different coupling states and crosslinker strengths. This study could clarify the stability and buckling mechanisms of parallel packed actin bundles and the structure–function relations of mechanical components in filopodial protrusions.
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影响因子：
4
作者：
Chugh P;Paluch EK
通讯作者：
Paluch EK
DOI：
10.1083/jcb.200603013
发表时间：
2006-09-11
期刊：
The Journal of cell biology
影响因子：
--
作者：
Vignjevic D;Kojima S;Aratyn Y;Danciu O;Svitkina T;Borisy GG
通讯作者：
Borisy GG
影响因子：
3.5
作者：
Zhao Zi-Long;Zhao Hong-Ping;Chang Zheng;Feng Xi-Qiao
通讯作者：
Feng Xi-Qiao
DOI：
--
发表时间：
2009
期刊：
--
影响因子：
--
作者：
A. Stukowski
通讯作者：
A. Stukowski
DOI：
10.1074/jbc.m115.706937
发表时间：
2016-03
期刊：
The Journal of Biological Chemistry
影响因子：
--
作者：
Isabel Van Audenhove;M. Denert;Ciska Boucherie;Leen Pieters;M. Cornelissen;J. Gettemans
通讯作者：
Isabel Van Audenhove;M. Denert;Ciska Boucherie;Leen Pieters;M. Cornelissen;J. Gettemans