Understanding and Controlling the Cellular Forces that Coordinate Epithelial Tissue Morphogenesis

了解和控制协调上皮组织形态发生的细胞力

基本信息

项目摘要

Project Summary / Abstract Mechanical forces generated by the cellular actomyosin cytoskeleton are largely responsible for shaping sheets of epithelial cells into tissues and organs. During these morphogenetic events, the forces produced by myosin might locally promote or resist these shape changes. Our current understanding of how the structure of a myosin network influences tissue fluidity, the propensity of a tissue to remodel and flow, is lacking. In particular, it is not well understood why some epithelial cell sheets remodel and flow like fluids, while other stretch and bend like elastic solids, or how this is regulated during specific morphogenetic events. The goal of this project is to combine nanoengineering and optogenetic techniques to measure and manipulate tissues with high spatiotemporal precision to undercover the roles of actomyosin forces in tissue fluidity and morphogenesis. I will address these challenges by (1) studying myosin networks and tissue fluidity during convergent extension in Drosophila melanogaster, (2) quantitatively analyzing the forces generated by epithelial tissue sheets in vitro on nanofabricated substrates, and (3) applying these findings to tissues grown on a nanomaterial flexible substrate in an attempt to synthetically reconstitute and study three-dimensional tissue morphogenesis. These studies will improve our understanding of the mechanisms underlying how cells collectively self-organize and how perturbations in these mechanisms can lead to disease states.
项目摘要/摘要 细胞肌球蛋白细胞骨架产生的机械力在很大程度上决定了板材的成形。 上皮细胞进入组织和器官。在这些形态发生事件中,肌球蛋白产生的力量 可能会在当地促进或抵制这些形状的变化。我们目前对肌球蛋白结构的理解 网络影响组织的流动性,即组织重塑和流动的倾向,是缺乏的。特别是,它不是 很好地理解为什么一些上皮细胞膜像流体一样重塑和流动,而另一些则像流体一样拉伸和弯曲 弹性固体,或在特定的形态发生事件中这是如何被调节的。这个项目的目标是将 纳米工程和光遗传技术用于测量和操纵具有高度时空特性的组织 精确地揭示肌动球蛋白在组织流动性和形态发生中的作用。我将解决这些问题 (1)果蝇融合延伸过程中肌球蛋白网络和组织流动性研究面临的挑战 (2)定量分析上皮组织片在体外产生的力。 以及(3)将这些发现应用于生长在纳米材料柔性衬底上的组织 试图对三维组织形态发生进行综合重建和研究。这些研究将 提高我们对细胞如何集体自组织以及如何进行自我组织的机制的理解 这些机制的扰动可能导致疾病状态。

项目成果

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