悬浮态上皮细胞粘附的力学-化学耦合模型及数值模拟

上皮细胞通过局部募集上皮性钙粘附蛋白 (E-cadherin) 建立胞间粘着连接, 实验证实该过程受到肌球蛋白皮层张力的调控. 为了从系统层面阐明粘着连接形成动力学过程, 本文考察皮层张力调控肌动蛋白 (F-actin) 解聚从而参与E-cadherin级联转导, 同时以马达-离合器机制模拟两细胞相互作用, 据此构建可反映悬浮态细胞粘附的力学-化学耦合数学模型; 对整体包含随机点源的非线性反应-扩散方程组与平衡微分方程耦合系统采取了自行发展的格子Boltzmann-粒子法与蒙特-卡洛法数值求解. 数值模拟表明, 由收缩性肌球蛋白 (myosin-II) 拉动胞间E-cadherin成键可提升皮层张力, 进而降低F-actin解聚速率﹑锚定更多的E-cadherin; 所构成的力学反馈回路展现出时空效应, 可帮助E-cadherin在接触区建立初始极性; E-cadherin形成顺式二聚体则将初始极性放大, 导致接触区E-cadherin展现起始、快速增长及慢速增长的积聚动力学特征. 皮层呈松散结构时刚度较小, 可通过延长胞间E-cadherin成键寿命提升张力, 而接触区弧度适中时($\approx$1.2 rad) E-cadherin峰值最高; 两者可分别作为启动力学反馈回路及调控粘着连接成熟度的有效手段.      

生物力学与组织工程：实验室研究工作进展

生物力学与组织工程教育部重点实验室挂靠在重庆大学,是专门从事生物力学与组织工程研究的开放性实验室．近２年,实验室以组织工程研究为主线,以细胞力学、分子动力学、生物材料、体液流变学、组织／器官力学、生物医学仪器各研究方向为基础,以国家自然科学基金重点项目“应力一生长关系及其应用”和教育部“２１１工程”生物力学及组织工程重点学科建设为龙头,在相关领域研究工作中取得了一定的新进展．１体液流变学及其应用研究 近年的工作重点是：深化血液流变学的研究,完善和改进血液流变检测仪;以心脑血管疾病为对象,以药物流…     

微重力下的细胞生长与物质输运

空间微重力条件可引起显著的人体生理变化,细胞水平的研究是认识其机制的重要环节.微重力对生命活动的影响主要是由于重力变化后生物体内外的力学环境变化引起的,失重本身可能引起细胞组织结构的应力状态变化,失重后流体行为的改变也可能造成物质交换条件的变化进而影响生物体的新陈代谢和生长.从微重力下细胞生长与物质输运条件依赖性的规律出发,以生物力学的视角探索上述问题,有助于理解重力对于生命活动的意义.     

悬浮态上皮细胞粘附的力学-化学耦合模型及数值模拟

上皮细胞通过局部募集上皮性钙粘附蛋白(E-cadherin)建立胞间粘着连接,实验证实该过程受到肌球蛋白皮层张力的调控.为了从系统层面阐明粘着连接形成动力学过程,本文考察皮层张力调控肌动蛋白(F-actin)解聚从而参与E-cadherin级联转导,同时以马达-离合器机制模拟两细胞相互作用,据此构建可反映悬浮态细胞粘附的力学-化学耦合数学模型;对整体包含随机点源的非线性反应-扩散方程组与平衡微分方程耦合系统采取了自行发展的格子Boltzmann-粒子法与蒙特-卡洛法数值求解.数值模拟表明,由收缩性肌球蛋白(myosin-II)拉动胞间E-cadherin成键可提升皮层张力,进而降低F-actin解聚速率﹑锚定更多的E-cadherin;所构成的力学反馈回路展现出时空效应,可帮助E-cadherin在接触区建立初始极性; E-cadherin形成顺式二聚体则将初始极性放大,导致接触区E-cadherin展现起始、快速增长及慢速增长的积聚动力学特征.皮层呈松散结构时刚度较小,可通过延长胞间E-cadherin成键寿命提升张力,而接触区弧度适中时(≈1.2 rad) E-cadherin峰值最高;两者可分别作为启动力学反馈回路及调控粘着连接成熟度的有效手段.     

中国力学学会学术大会'2005（CCTAM'2005)会议简介

1 会议概况由中国力学学会主办,中国力学学会和北京工业大学共同承办的“中国力学学会学术大会’2005”(Chinese Conference of Theoretical and Applied Mechanics-2005,CCTAM’2005)于2005年8月26～28日在北京召开。大会主席由中国力学学会理事长崔尔杰院士担任,副主席有程耿东、贺德馨、李家春、沈为平、苏先樾、王自强、吴有生、杨卫、卢振洋、张泽。     

细胞流变学:一个充满活力的研究领域

 细胞流变学是研究细胞流动、变形及其他物理学行为的一门学科。它来源于宏观的流变学研究并独立地发展起来,是生物流变学向微观深化过程中在细胞层次上的具体展现。     

Multi-scale molecular dynamics simulations and applications on mechanosensitive proteins of integrins

Molecular dynamics simulation(MDS)is a powerful technology for investigating evolution dynamics of target proteins,and it is used widely in various fields from materials to biology.This mini-review introduced the principles,main preforming procedures,and advances of MDS,as well as its applications on the studies of conformational and allosteric dynamics of proteins especially on that of the mechanosensitive integrins.Future perspectives were also proposed.This review could provide clues in understanding the potentiality of MD simulations in structure–function relationship investigation of biological proteins.     

第四届世界生物力学大会简介

“第四届世界生物力学大会”(4~(th) World Congress onBiomechanics)于2002年8月3～11日在加拿大卡尔加里(Calgary,Canada)召开。会议主办单位为卡尔加里大学,参会人数约1600人。参加会议的主要国家包括:美、英、德、日、加、意、法、中国和中国香港等50余国家和地区。会议交流的论文篇数约为1680篇(含口头报告及墙展)。中国中科院力学所、中日友好医院、四川大学、重庆大学等6位学     

CD44-配体相互作用的生物力学与功能调控

作为一种广谱表达的细胞粘附分子, I型跨膜糖蛋白CD44(cluster of differentiation 44)参与细胞增殖、分化、迁移, 血管生成等生物学过程,对于介导细胞信号转导, 调节组织稳态等功能具有关键作用. 特别地,CD44-选择素、CD44 -透明质酸相互作用介导的细胞粘附动力学在经典炎症反应、肿瘤转移或组织特异的肝脏免疫中具有重要作用.该综述分别从细胞层次粘附动力学、二维与三维条件下的分子层次反应动力学、原子层次微观结构以及胞内信号转导通路等方面综述了CD44 -选择素、CD44 -透明质酸相互作用的研究进展及尚待回答的生物力学问题.力学、物理因素对生命活动的不可或缺性逐渐被研究者们接受,力学医学、力学免疫学、力学组学等新概念相继提出. 生理、病理条件下,CD44 -配体相互作用介导的细胞粘附必将受到血流剪切、基底硬度等力学、物理微环境的调控,但是其调控机制还远不清楚. 基于此,本文就CD44 -配体相互作用相关的未来研究方向做出展望, 主要包括:力学、物理因素如何调控CD44 -配体相互作用介导的细胞粘附动力学及其内在机制;CD44 -配体相互作用反应动力学的力学调控规律及结构基础是什么;以及力学作用下CD44 -配体相互作用原子层次的微观结构如何发生动态演化.本文可为深入理解CD44 -配体相互作用的生物学功能及其结构功能关系提供线索.