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航院冯西桥等在细胞力学研究中取得重要进展
发布时间:2017-09-07 17:10

航院冯西桥等在细胞力学研究中取得重要进展


清华新闻网8月7日电8月1日,www.223.com,清华大学航天航空学院冯西桥课题组在《美国科学院院报》(PNAS)发布题为《多细胞单层中振荡描摹动力学的激活与同步化》(Activationandsynchronizationoftheoscillatorymorphodynamicsinmulticellularmonolayer)的研究论文,提醒群体细胞协同振荡的力学?生物学耦共同用机制,该结果对胚胎发育力学的研究有重要价值。

果蝇胚胎发育过程中羊浆膜群体细胞振荡力学机制(左上)果蝇胚胎背部闭合过程示意图;(右上)果蝇胚胎背部闭合进程细胞面积与肌球蛋白活性演化的数值模拟;(左下)鸿沟刚度对群体细胞振荡情势的调控,www.223.com;(右下)细胞弹性跟主动紧缩对群体细胞能源学行动的调控。

力学要素在生物体发育过程中扮演着重要脚色,但先人研究多集中在力学要素对微不雅组织与器官状态的影响。随着细胞生物学的快速发展,力学要素在细胞标准上的调控感化受到越来越多的关注。在生物系统中,群体细胞振荡景象广泛存在于脊椎动物分节、中胚层内陷、胚带延伸等胚胎发育的关键过程中,对于协调、联系生命体在细胞和组织两个尺度上的发育存在主要意思。尽管已有实验证据标明细胞振荡对胚胎发育不成或缺,然而,群体细胞是若何完成协调的群体振荡的?力学与生物学要素在其中各自表演什么样的角色?这些成就至今尚不清楚。

本研究以果蝇胚胎发育背部闭合过程中羊浆膜细胞状况振荡为例,建立了刻画群体细胞振荡的力学?化学耦公平论,发现力学旗帜暗号与生化反应通路构成一套时滞负反映机制,并在细胞单层内产生霍普动力学分岔(Hopfbifurcation,缩写为HB),从而实现持续的群体细胞周期振荡。成果表明,细胞之间的拉伸应力可视作该振荡的门控机制,并激活生化反应作为坚持振荡的能量输入。羊浆膜的力学鸿沟条件不仅有助于保持该组织在发育过程中的几多何完整性,而且对羊浆膜内多细胞振荡的极化跟同步化起关键感召。该研讨提示了力学因素在细胞群体举动中处于重要地位,阐明了果蝇发育中羊浆膜单层振荡的力学?化学耦合机制,所得结果同时有助于理解伤口愈合、肿瘤转移等过程中的群体细胞迁移气象。

清华年夜学航天航空学院生物力学与医学工程研究所2013级博士生林绍珍和李博副传授是该论文的奇特第一作者,冯西桥教学、李博副教授和美国乔治?华盛顿大学助理教授蓝赣辉为论文独特通讯作者。

冯西桥教授是教诲部长江学者特聘教养,现任清华大年夜学工程力学系主任、生物力学与医学工程研究所所长,兼任北京国际力学中心秘书长(2007年~至今)、国际断裂委员会执委等职。重要从事生物质料力学与仿生、细胞力学、细不雅观损害与断裂力学等方面的研究。曾获国家杰出青年基金(2005年)、中国青年科技奖(2007年)、全国优良博士学位论文奖(1999年)和全国优秀博士学位论文引导教师奖(2013年)等褒奖。李博副教授是中组部青年“千人盘算”入选者(2015年),并曾获全国精良博士学位论文奖(2013年),www.223.com

论文链接:http://www.pnas.org/content/114/31/8157.full

供稿:航院编辑:田心

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