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Articles by Jonathan Stricker in JoVE
JoVE Bioengineering
Preparazione di matrici di reclamo per Quantificare Contrazione Cellular
1Institute for Biophysical Dynamics, University of Chicago, 2Physics Department - James Franck Institute, University of Chicago, 3Interdisciplinary Scientist Training Program, University of Chicago
In questo video, dimostriamo le tecniche sperimentali utilizzate per fabbricare compatibile, della matrice extracellulare (ECM) substrati rivestiti adatto per colture cellulari e che sono suscettibili di microscopia a forza di trazione e di osservare gli effetti di rigidità ECM sul comportamento delle cellule.
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Meccanica Del Citoscheletro F-actina
Regolazione dinamica del citoscheletro di actina filamentosa (F-actina) è fondamentale per numerosi processi cellulari fisici, tra cui l'adesione delle cellule, la migrazione e la divisione. Ognuno di questi processi richiedono una regolazione precisa della forma delle cellule e la generazione di forza meccanica che, in larga misura, è regolato dalla dinamici comportamenti meccanici di un vario assortimento di reti di F-actina e fasci. In questa recensione, noi rivedere l'attuale comprensione della meccanica delle reti di F-actina e individuare le aree di ulteriore ricerca per stabilire modelli fisici. Esaminiamo innanzitutto la nostra comprensione dei comportamenti meccanici delle reti di F-actina ricostituiti in vitro, con un focus sulla risposta meccanica non lineare e comportamento delle reti di F-actina «attivi». Quindi esploriamo le tipologie di meccanica risposta misurata delle reti di F-actina del citoscheletro e fasci formate nelle cellule viventi e identificare come queste misure corrispondono a quelle eseguite su reti di F-actina ricostituite formate in vitro. Insieme, questi approcci identificano le sfide e le opportunità nello studio della materia citoscheletriche vivente.
Ottimizzazione Della Microscopia a Forza Trazione Per Adesioni Focali Micron Di Dimensioni
Per capire come cellule aderenti regolano le forze di trazione sulla loro circostante matrice extracellulare (ECM), tecniche quantitative sono necessari per misurare le forze all'interfaccia cellula-ECM. Microcontatto stampa viene utilizzato per creare un substrato di 1 μm diametro cerchi del ligand ECM per studiare sperimentalmente la ricostruzione delle sollecitazioni di trazione a vincolata, come punto focale aderenze. Ricostruzione di trazione con punto di forza (TRPF) e forze di Fourier transform trazione cytometry (FTTC) vengono utilizzati per calcolare la forza di trazione e stress campo, rispettivamente, a isolate aderenze. Troviamo che il campo di stress calcolato con FTTC picchi nei pressi del centro di adesioni individuali ma si propaga alcuni micron oltre la posizione di adesione. Troviamo il set ottimo dei parametri FTTC che producono la massima grandezza lo stress, riducendo al minimo le informazioni perduti da over-smoothing e campionamento della cilindrata o del campo di stress. Esiste una correlazione positiva tra le misurazioni TRPF e FTTC, ma integrando il campo di stress FTTC sopra la zona di adesione produce solo una piccola frazione della forza calcolata da TRPF. Per conciliare queste misurazioni è necessaria un'area efficacia simile a quello definito dalla larghezza della distribuzione lo stress misurata con FTTC. Queste misurazioni impostare limiti per la risoluzione spaziale e la precisione delle misurazioni FTTC su aderenze micron di dimensioni.
Spatiotemporal Vincoli Sulla Crescita Dipendente Dalla Forza Delle Adesioni Focali
Adesioni focali (FAs) sono il meccanismo predominante da cui le cellule meccanicamente coppia a ed esercitano forze di trazione sulla loro matrice extracellulare (ECM). Ampiamente si presume che la dimensione FA è modulata da forza a mediare i cambiamenti nella forza di adesione a diversi livelli di tensione cellulare. Tuttavia, precedenti studi che cercano correlazioni tra forza e morfologia FA hanno dato variabile e risultati spesso contrastanti. Qui ci mostra che esiste una correlazione forte tra forza di dimensione e trazione di adesione solo durante le fasi iniziali di crescita e maturazione di adesione mediata da miosina. Per maturi aderenze, non è osservato alcuna correlazione tra stress di trazione e dimensione. Piuttosto, la tensione che è sostenuta a aderenze maturi è più fortemente influenzata dalla prossimità al bordo della cella, con aderenze periferiche trasmettere tensione superiore di aderenze vicino il centro della cellula. Infine, ci mostra che aderenze maturi possono sopportare sixfold aumenti in tensione senza cambiamenti nella dimensione. Così, anche se una forte correlazione tra dimensione di adesione e la tensione meccanica è osservata durante le fasi iniziali di maturazione adesione mediata da miosina, nessuna correlazione è osservata in aderenze maturi, allungate. Questo lavoro pone vincoli spatiotemporal sulla crescita dipendente dalla forza delle aderenze e fornisce una visione nella regolazione meccanica di adesione cellula-ECM.
La Tensione è Necessaria Ma Non Sufficiente Per La Maturazione Di Adesione Focale Senza Un Modello Di Fibra Lo Stress
Dimensione e composizione di adesione focale sono modulati in una processo di maturazione II-dipendente che controlla l'adesione, migrazione e rimodellamento della matrice di miosina. Come attività di miosina II unità stress assemblaggio fibra e una maggiore tensione a aderenze simultaneamente, nella misura in cui adesione maturazione è guidato dalla tensione o alterata architettura actina è sconosciuta. Mostriamo che perturbazioni a formin e α-actinina 1 attività inibita selettivamente lo stress fibra assembly in aderenze ma mantenne una lamella contrattile che ha generato grande tensione sulle aderenze. Nonostante la trasmissione dinamica e forza di adesione relativamente imperturbata, alterata stress fibra Assemblea impedita maturazione compositiva di adesione focale e rimodellamento della fibronectina. Infine, ci mostra che maturazione compositiva delle adesioni focali può verificarsi anche quando miosina tensione cellulare II-dipendente è stato ridotto dell'80%. Proponiamo che lo stress fibra Assemblea presso il sito di adesione serve come un modello strutturale che facilita la maturazione di adesione su una vasta gamma di tensioni. Questo lavoro identifica il ruolo essenziale dell'architettura lamellare actina in maturazione di adesione.
