Актиновий цитоскелет як активний адаптивний матеріал

Щорічний огляд фізики конденсованих речовин

Вип. 11: 421-439 (Дата публікації тому, березень 2020 р.)
Вперше опубліковано як огляд заздалегідь 6 грудня 2019 року
https://doi.org/10.1146/annurev-conmatphys-031218-013231

Шиладітя Банерджі, 1,2 Маргарет Л. Гардель, 3 та Ульріх С. Шварц 4

1 Кафедра фізики та астрономії та Інститут фізики живих систем, Університетський коледж Лондона, Лондон WC1E 6BT, Великобританія

2 Кафедра фізики, Університет Карнегі-Меллона, Пітсбург, Пенсільванія, 15213, США

3 Фізичний факультет Інституту Джеймса Франка та Інституту біофізичної динаміки Чиказького університету, Чикаго, штат Іллінойс, 60637, США

4 Інститут теоретичної фізики та BioQuant, Університет Гейдельберга, 69120 Гейдельберг, Німеччина; електронна пошта: [електронна пошта захищена]

Анотація

Актин - основний білок, який використовується біологічними клітинами для пристосування своєї структури та механіки до своїх потреб. Клітинна адаптація стає можливою завдяки молекулярним процесам, які сильно залежать від механіки. Актиновий цитоскелет також є активним матеріалом, який постійно споживає енергію. Це дозволяє здійснювати динамічні процеси, які можливі лише за умови рівноваги, і відкриває можливість для декількох шарів контролю, що розвинулися навколо цього єдиного білка. Тут ми обговорюємо актиновий цитоскелет з точки зору фізики як активного адаптивного матеріалу, який може будувати структури, які перевершують штучні системи м'якої речовини. Актин не тільки може використовуватися для побудови різних мережевих архітектур на вимогу та адаптивним чином, але він також виявляє динамічні властивості систем зворотного зв'язку, такі як збудливість, бістабільність або коливання. Отже, це яскравий приклад того, як біологія поєднує фізичну структуру та інформаційний потік, і зразок для наслідування метаматеріалів, натхненних біологією.