Myosin-driven actin-microtubule networks exhibit self-organized contractile dynamics.
Myosin-driven actin-microtubule networks exhibit self-organized contractile dynamics.
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肌球蛋白驱动的肌动蛋白-微管网络表现出自组织的收缩动力学。
DOI：
10.1126/sciadv.abe4334
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发表时间：
2021-03
期刊：
影响因子：
13.6
通讯作者：
Robertson-Anderson RM
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Lee G;Leech G;Rust MJ;Das M;McGorty RJ;Ross JL;Robertson-Anderson RM
微管通过提供抗弯刚度和增强与肌动蛋白网络的连接性，使肌球蛋白驱动的有组织收缩成为可能。细胞骨架是蛋白质的动态网络，包括肌动蛋白、微管及其相关的马达蛋白，其使基本的细胞过程如运动、分裂和生长成为可能。虽然肌动球蛋白网络被广泛研究，肌动蛋白和微管之间的相互作用，无处不在的细胞骨架，影响肌动球蛋白活性仍然是一个悬而未决的问题。在这里，我们创建了一个由肌球蛋白II驱动的肌动蛋白和微管共同缠绕的网络。我们结合联合收割机动态微分显微镜，粒子图像测速仪，和粒子跟踪表明，肌动蛋白和微管进行弹道收缩，意想不到的难以区分的特点。这种收缩性与活性肌动蛋白网络表现出的更快的无序运动和破裂不同。我们的研究结果表明，微管通过提供抗弯刚度和增强与肌动蛋白网络的连接，使自组织肌球蛋白驱动的收缩。除了与细胞骨架动力学的直接相关性之外，我们的研究结果还揭示了可以通过网络组成精确调整的活性材料的设计。
Microtubules enable organized myosin-driven contraction by providing flexural rigidity and enhanced connectivity to actin networks. The cytoskeleton is a dynamic network of proteins, including actin, microtubules, and their associated motor proteins, that enables essential cellular processes such as motility, division, and growth. While actomyosin networks are extensively studied, how interactions between actin and microtubules, ubiquitous in the cytoskeleton, influence actomyosin activity remains an open question. Here, we create a network of co-entangled actin and microtubules driven by myosin II. We combine dynamic differential microscopy, particle image velocimetry, and particle tracking to show that both actin and microtubules undergo ballistic contraction with unexpectedly indistinguishable characteristics. This contractility is distinct from faster disordered motion and rupturing that active actin networks exhibit. Our results suggest that microtubules enable self-organized myosin-driven contraction by providing flexural rigidity and enhanced connectivity to actin networks. Beyond the immediate relevance to cytoskeletal dynamics, our results shed light on the design of active materials that can be precisely tuned by the network composition.
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影响因子：
4.4
作者：
Cerbino, Roberto;Cicuta, Pietro
通讯作者：
Cicuta, Pietro
影响因子：
8.6
作者：
Cipelletti, L;Manley, S;Weitz, DA
通讯作者：
Weitz, DA
DOI：
10.1073/pnas.90.20.9552
发表时间：
1993-10-15
影响因子：
11.1
作者：
JORDAN, MA;TOSO, RJ;WILSON, L
通讯作者：
WILSON, L
影响因子：
3.4
作者：
Edozie, Bianca;Sahu, Sumon;Ross, Jennifer L.
通讯作者：
Ross, Jennifer L.
影响因子：
6.2
作者：
Anderson, Sylas J.;Matsuda, Christelle;McGorty, Ryan
通讯作者：
McGorty, Ryan