北师大系统科学学院李辉课题组在《自然-通讯》发文揭示细胞迁移速度和方向的多尺度复杂系统调控机制
2023-09-20 06:57阅读：
北师大系统科学学院李辉课题组在《自然-通讯》发文揭示细胞迁移速度和方向的多尺度复杂系统调控机制
来源：北京师范大学官网，2023-09-18
细胞作为由大量生物分子构成的复杂系统，细胞迁移（运动）涵盖了重要的多时空尺度复杂科学问题，即如何由个体层面的纳米、毫秒尺度的分子运动，涌现出系统层面的微米、秒尺度的细胞运动。细胞迁移在形态发生、伤口愈合和肿瘤转移等生命过程中发挥了关键作用，因而也是物理、生物、化学、工程等跨学科交叉研究的前沿领域之一。自从发现细胞的趋向性以来，细胞迁移的研究历史已超过一个世纪，基本确立了细胞迁移的稳态运行机制。然而，迁移细胞的速度和方向在迁移过程中不断动态变化，但其调控机制并不清楚。
过去的研究已经涉及了细胞迁移的很多方面，如信号通路、骨架结构、细胞形态、细胞力学、细胞外基质及胞外环境拓扑结构等，但是仍缺乏对细胞迁移过程中胞内扩散动力学的理解。扩散是细胞内生物分子输运的物理基础，介导了许多重要的生物功能，在细胞迁移过程中尤为重要：细胞迁移基于细胞伪足前端的微丝快速聚合来推动细胞膜向前伸展，同时细胞后部的微丝解聚。该过程中，细胞后部微丝解聚而成的亚基及其他相关的大分子蛋白借助扩散的方式被运输到前端并循环使用。同时，细胞内分子扩散也受到多种亚细胞结构和微环境的密切影响，而后者随细胞迁移过程中形态和结构的变化而发生动态调整。因此，扩散关联到从分子、亚细胞到细胞的不同尺度，是研究细胞迁移复杂调控机制的关键切入点。
北京师范大学系统科学学院/非平衡系统研究所李辉教授研究组长期开展生物复杂系统的动力学研究，发展了活细胞三维单分子动态成像技术和定量分析方法 [STAR Protocols
来源：北京师范大学官网，2023-09-18
细胞作为由大量生物分子构成的复杂系统，细胞迁移（运动）涵盖了重要的多时空尺度复杂科学问题，即如何由个体层面的纳米、毫秒尺度的分子运动，涌现出系统层面的微米、秒尺度的细胞运动。细胞迁移在形态发生、伤口愈合和肿瘤转移等生命过程中发挥了关键作用，因而也是物理、生物、化学、工程等跨学科交叉研究的前沿领域之一。自从发现细胞的趋向性以来，细胞迁移的研究历史已超过一个世纪，基本确立了细胞迁移的稳态运行机制。然而，迁移细胞的速度和方向在迁移过程中不断动态变化，但其调控机制并不清楚。
过去的研究已经涉及了细胞迁移的很多方面，如信号通路、骨架结构、细胞形态、细胞力学、细胞外基质及胞外环境拓扑结构等，但是仍缺乏对细胞迁移过程中胞内扩散动力学的理解。扩散是细胞内生物分子输运的物理基础，介导了许多重要的生物功能，在细胞迁移过程中尤为重要：细胞迁移基于细胞伪足前端的微丝快速聚合来推动细胞膜向前伸展，同时细胞后部的微丝解聚。该过程中，细胞后部微丝解聚而成的亚基及其他相关的大分子蛋白借助扩散的方式被运输到前端并循环使用。同时，细胞内分子扩散也受到多种亚细胞结构和微环境的密切影响，而后者随细胞迁移过程中形态和结构的变化而发生动态调整。因此，扩散关联到从分子、亚细胞到细胞的不同尺度，是研究细胞迁移复杂调控机制的关键切入点。
北京师范大学系统科学学院/非平衡系统研究所李辉教授研究组长期开展生物复杂系统的动力学研究，发展了活细胞三维单分子动态成像技术和定量分析方法 [STAR Protocols