Ruch wewnątrz żywych komórek i między nimi
Transport wewnątrzkomórkowy może być powodowany przez motory molekularne lub wahania cytoszkieletu i przepływ cytoplazmy. Interakcja cytoszkieletu w cytoplaźmie masowej jako korze komórki jest kluczowym czynnikiem dla zrozumienia ruchu składników komórki. Ze względu na niski poziom wiedzy na temat procesu interakcji cytoszkieletu i kory w ramach projektu BIOMIMETIC-MECHANICS zbadano charakterystykę mechaniki cytoszkieletu w organizmach żywych i systemach biomimetycznych. Wykonane prace obejmowy opracowanie platformy teoretycznej i doświadczalnej w celu scharakteryzowania aktywności w stanie braku równowagi w komórkach żywych i innych systemach biomimetycznych. Naukowcy opracowali również ulepszone protokoły pomiaru przy użyciu pęset optycznych w systemach biomimetycznych i komórkach żywych, jak również doświadczenia mające na celu pomiar sił w systemach biomimetycznych i rozwijających się mysich oocytach. W celu podkreślenia znaczenia aktywnej dyfuzji, siły zdolnej do przemieszczania dużych organelli, w projekcie BIOMIMETIC-MECHANICS zbadano położenie centralnie położonego jądra komórkowego w mysich oocytach. Zwykle to centrosom determinuje centroid komórki, ale oocyty nie mają centrosomów. Przy użyciu obrazowania w czasie rzeczywistym badacze pokazali, jak aktywna dyfuzja pęcherzyków pokrytych aktyną powodowana przez miozynę Vb generuje gradient ciśnienia i siłę napędową wystarczającą do przemieszczenia jądra komórkowego oocytu przez zwiększenie płynności cytoplazmy. Budowę i kształt żywych komórek determinują głównie włókna biopolimerowe oraz motory molekularne cytoszkieletu. Mechanika aktywnych komórek obejmuje aktywne wytwarzanie sił o skali molekularnej w ramach platformy mechaniki materiałów. Przy użyciu platformy Langevina naukowcy zmierzyli wewnątrzkomórkowe siły mechaniczne w celu uzyskania ilościowej wiedzy na temat aktywności mechanicznej w stanie braku równowagi w komórkach żywych. Ze względu na to, że organizmy żywe są zwykle systemami w stanie nierównowagi, zespół zastosował model mikroskopowy do przewidywania ilości energii mechanicznej wytwarzanej w takiej dynamice. Śledząc pęcherzyki o wielkości mikrona w cytoplazmie oocytów, dokonano pomiaru widma rozproszonej energii. Model ten jest zgodny z danymi doświadczalnymi oraz może służyć do przewidywania skali wytwarzanej i rozpraszanej energii odpowiadającej za aktywne wahania. Wyniki badań projektu BIOMIMETIC-MECHANICS stanowią solidną bazę wiedzy do zrozumienia wpływu mechaniki na ruchliwość i podział komórek. Kolejnym krokiem może być opracowanie na podstawie tych odkryć nowych terapii klinicznych raka.
