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Nat. Commun. 速递:活细胞的微相分离

日期: 来源:集智俱乐部收集编辑:集智编辑部


关键词:细胞自组织,相分离,生物物理,凝聚态物理



论文题目:Microphase separation of living cells
论文来源:Nature Communications
论文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-023-36395-2

物理学概念迁移到生物学领域的情况并不少见。例如,软凝聚态物质的思想在细胞集合体中找到了富有成效的应用。半个世纪以来,有一种软物质现象引起了人们的极大关注,那就是微相分离,这一过程导致了有限长度尺度的平衡域的自组织。细胞的自组织是各种生物系统的核心,凝聚态物质的物理概念已被证明有助于破译它们的一些特性。

这项最新发表于 Nature Communications 的文章发现,长期以来在高分子材料和其它惰性系统中研究的微相分离,在活细胞中也有自然的对应。当放置在一层毫米级的液体营养介质薄膜下面时,一个准二维的高密度盘状细胞群会自发地组装成紧凑的域。它们的典型尺寸为100微米,由相互竞争的相互作用之间的平衡所支配:作为短程吸引力的粘附力,以及在近缺氧条件下由趋气性引起的有效远程排斥。实验数据、一个简单的模型和基于细胞的模拟都支持这种情况。这项发现建立了一个活细胞自组织的通用机制,并强调氧气调节是生物物质的一个新兴的组织原则。

图1. 盘基网柄菌细胞群中的微相分离。(a-c)在时间过程中的生长和聚集过程的明视野图像。(d)各个阶段的细胞排列示意图。(e)聚集在稳定状态。(f, g)根据(e)计算出的聚集间距离 d′ 和聚集半径 a′ 的概率分布。


图2. 一个简单的模型捕获域大小。

图3. 基于细胞的模拟提供了微相分离的微观视图。


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