细胞力学

匹兹堡大学招收细胞力学和形态发生生物物理学博士后

计算细胞和生物分子力学的最新发展为细胞、亚细胞成分和生物分子的力学特性提供了有价值的见解，同时补充了用于破译活细胞结构-功能范式的新实验技术。这些计算方法对了解人类健康状况和疾病进展具有直接意义，因此可以极大地帮助疾病的诊断和治疗。

亲爱的同事,

我们希望提请您注意并鼓励您参加将于2008年1月4日至8日在夏威夷大岛举行的第13届太平洋生物计算研讨会(PSB)的多尺度建模和模拟特别会议。PSB是一个国际性的多学科会议，对生物学意义问题的计算方法的理论和应用具有很高的影响。

a的分子组成单元细胞包括:

这是在持续张力下的单个半柔性聚合物链的模型。该模型捕获了细胞骨架流变学的两个关键特征:a)幂律行为;幂律对力学预应力的依赖关系。该模型还揭示了潜在的机制。

机械生物学的本质可能是机械因素和生物化学因素之间的相互关系。这种现象的一个令人兴奋的例子是与细胞和细胞外基质(EM)之间相互作用相关的信号。虽然已知在细胞和EM接触区域启动了一些纯粹的生化途径，但也有一些有趣的想法，即机械力，应力和应变也可能参与其中。这种观点可以追溯到90年代Donald Ingber小组的工作，他们展示了对整个粘附区域和单个整合素的扰动是如何导致细胞核变形的。有趣的是，约翰霍普金斯大学的一位杰出的肿瘤学家唐纳德·科菲(Donald Coffey)在同一时间发表了类似的实验结果，他还证明了观察到的细胞骨架/细胞核相互作用在肿瘤细胞中是不同的。有几个独立的拼图已经解决:机械力在局灶粘连产生，细胞骨架参与，细胞核变形，基因表达变化作为粘连扰动的结果，然而，相互关联的机械和生化因素的全貌尚未被理解。我们最近在生物力学工程杂志上发表了一些关于这个主题的研究结果(Jean et al.， 2004和2005)。我很高兴从这个网站的一些参与者那里发现了对同样问题的兴趣(例如，N. Wang, Z. Suo，细胞中力的长距离传播，2005和P.R. LeDuc和R.M. Bellin，纳米尺度细胞内组织和功能架构介导细胞行为，2006)。机械转导的这一方面对于力学以外的许多领域都很重要，如癌症、伤口愈合、细胞粘附和运动、表面微和纳米图案的影响等。

如果活细胞中的机械信号和化学信号有什么区别的话?

细胞的功能基于一系列复杂的相互作用，这些相互作用控制着导致细胞最终命运的途径，包括增殖、分化和凋亡。他的细胞内分子极其密集的网络的相互作用不仅仅受到随机的蛋白质和核酸分布的影响，它们的相互作用最终导致了不同的细胞功能。

我受索志刚博士的邀请写了一篇关于“细胞与分子力学”的短文。我非正式地写这篇文章是为了介绍这个主题，而不是用白话来谈论，比如机械转导、磷酸化等。如果有人对这个主题领域的更详细的讨论感兴趣，我有更正式的论文。这是一个我已经工作了十多年的领域，我发现它每天都更令人兴奋。问题是力学是如何影响生物过程的。这是一个非常跨学科的课题，机械师、工程师、物理学家、化学家和生物学家一直在从不同的角度研究这个过程。我显然不是第一个研究这个过程的人。对我们大多数人来说，从经验的角度来看，力学对生物学很重要，但力学究竟是如何具体改变生物化学的，至今仍存在高度争议。力学当然在许多生理领域都很重要。你的血液在流动，你的心脏在跳动，你的骨骼和肌肉在运动。 Not only does the body experience mechanical stimulation, but it reacts biochemically to it. A wonderful example is when people go into space (NASA) for long periods of time. The bone in one’s body begins to resorb in a similar response mode to what one experiences in aging (osteoporosis). This is primarily due to just the change in the gravity (mechanics). Other diseases are related to these issues including the two biggest killers: heart disease and cancer. While biomechanics on this scale has been studied for awhile (Leonardo Da Vinci, who was interested in mechanics, also wrote one of the first texts on anatomy), the movement to the cellular and molecular scales has brought a tremendous amount of excitement. I consider the cell as one of the ultimate smart materials exhibiting these characteristics. The cell has evolved over millions of years and is designed better than almost any system that we can personally build. Just as the biological eye provides a beautiful template for optics based lenses, much can be learned about building technology (“nanotechnology” and “microtechnology”) through examining the behavior of cells and molecules.