Celler utför ständigt små uppgifter som att reparera sår. De utövar kraft genom att ändra form. Men hur översätter cellerna sin form till att utöva en kraft i en specifik riktning? Experimentella och teoretiska fysiker från Leiden University har nu hittat en ledtråd för att svara på denna fråga. Cellernas former visar sig approximeras av en ellipsbågar. Forskningen publicerades i Fysiska granskningsbrev den 29 oktober.

Antag att du snubblar på trottoaren och får ett litet betesår på armbågen. Vad gör du? Kanske borde du desinficera det, men för resten:låt det vara. Innan vi får chansen att tänka efter, miljontals fibroblastceller har redan startat läkningsprocessen. Bland annat, de stänger de små luckorna i huden genom att dra ihop vävnaden. Celler utför detta jobb, som alla andra jobb, genom att ändra form. Det gör att de kan utöva kraft och känna sin omgivning. Folk gör faktiskt samma sak - de ändrar hållning medan de fixar ett däck eller söker väckarklockan i mörkret. Men hur översätter cellerna sin form till att applicera en kraft i en specifik riktning? Ett samarbete mellan experimentella och teoretiska fysiker från Leiden University rapporterar nu ett svar på denna fråga. Laget, ledd av Luca Giomi och Thomas Schmidt, upptäckte att cellens form kan väl approximeras med segment av en viss ellips.

Experimentgruppen av Schmidt avbildade cytoskelet av en fibroblastcell (se figur) för att få en ögonblicksbild av dess form. Cytoskeletet är ett geliknande material tillverkat av små kontraktila fibrer som samtidigt tillåter celler att behålla sin strukturella integritet och utöva krafter. Under tiden, den teoretiska gruppen av Giomi utförde beräkningar för att ta reda på att de kurviga formerna runt cellens kant är delar av en och samma ellips. Tidigare antogs att dessa former är en del av cirklar - ett antagande som fortfarande gäller för mindre mobila celler. Styrkan hos cellernas kontraktila kraft dikterar ellipsens excentricitet - eller slankhet. När forskarna ritade en ellips på själva bilden, deras teori visade sig hålla experimentellt. Vad mer, ellipsens halvstora axel pekar alltid i samma riktning som cytoskelettfibrerna, också överens med teorin.

"Cirklar har ingen riktning, men ellipser gör det "säger doktorand och medförfattare Koen Schakenraad." Så vi har hittat en ledtråd för att förklara cellens riktningskänsla. "Upptäckten är främst viktig för grundläggande vetenskap. På lång sikt är dock forskningsfältet skulle kunna ge vitala insikter till den medicinska sektorn. Schakenraad:"Till exempel, ett stort problem med cancer är metastaser. Om vi ​​förstår hur metastaser har en känsla av riktning när de sprider sig, detta kan ge en viss inblick i cancerforskning. "