مدل محيط پيوسته براي جريان اكتين - مايسين

Continuum model of actin-myosin flow

ناحيه جلويي سلول تحت عنوان لمليپوديال به دو قسمت به‌نام‌هاي لملوم و لمليپوديوم، تقسيم‌بندي مي‌شود. جريان‌هاي داخلي موجود در اين ناحيه، نقشي اساسي در حركات بيروني سلولي ايفا مي‌كنند. در واقع، تعداد بسيار زيادي رشته‌هاي پروتييني به نام اكتين در لملوم و لمليپوديوم سلول وجود دارد، كه با پليمرايز شدن در لبه جلويي سلول، موجب پيشروي آن مي‌شوند. رشته‌هاي اكتيني توسط نواحي چسبندگي به محيط بيروني سلول متصل شده و با آن در ارتباط هستند. المان ديگري كه با شبكه رشته‌اي اكتين در ارتباط است، موتور پروتيين‌هاي مايسين هستند كه در ديناميك اين شبكه نقشي اساسي برعهده دارند. در واقع، مايسين‌ها با اعمال تنش‌هاي كششي بر رشته‌هاي اكتيني آن‌ها را تحت تاثير قرار داده و موجب ايجاد جريان‌هاي عقب‌رونده و جلو‌رونده شبكه اكتيني در داخل سلول مي‌شوند. در مقاله حاضر، ما مدلي دوبعدي از ناحيه جلويي يك سلول با سرعت بالا، كه پوست ماهي را تشكيل داده و هندسه‌اي بادبزني شكل دارد (سلول كراتوسيت)، براي بررسي الگوي جريان اكتيني، در نظر گرفته‌ايم. در اين مدل، شبكه اكتيني به‌عنوان يك سيال نيوتني فرض شده است. ما همچنين، تاثير موتور پروتيين‌هاي مايسين و سرعت پيشروي سلول را بر جريان اكتين مورد بررسي قرار داده‌ايم. به‌طور كلي، نتايج حاضر شامل الگوي جريان اكتين و توزيع مايسين درون سلول متحرك و مشخص نمودن رابطه بين آن‌ها است. اين نتايج، با داده‌هاي آزمايشگاهي گزارش شده و نتايج عددي ديگر، كاملاً مطابقت داشته؛ مقايسه شده‌اند.

The front part of a cell is divided to two regions called lamellum and lamellipodium (lamellipodial). Internal flows in this part plays an essential role for cell migration. Indeed, there are many protein filaments called actin in lamellum and lamellipodium, which induce the cell motion with polymerization in the leading edge of the cell. The actin filaments adhere to the extracellular matrix (ECM) by means of focal adhesions and they have contact by myosin motor proteins. The myosin motor proteins cause actin retrograde and anterograde flow exerted contractile stress on them. The focal adhesions exert frictional stress on the actin filaments. In this work, we developed a two-dimensional continuum model of the fan-shaped lamellipodial to obtain the actin retrograde flow. In addition, the actin filaments are assumed as a highly viscous Newtonian fluid. We also investigated the effects of the myosin distribution and cell speed on the actin flow. Our results include actin flow and myosin distribution in the moving cell, and we also illustrate their relation together. These results accord to reported experimentally and numerically data, and are verified with them