Revizuirea anuală a fizicii materiei condensate

actin

Vol. 11: 421-439 (Data publicării volumului martie 2020)
Publicat pentru prima dată ca o revizuire în avans, la 6 decembrie 2019
https://doi.org/10.1146/annurev-conmatphys-031218-013231

Shiladitya Banerjee, 1,2 Margaret L. Gardel, 3 și Ulrich S. Schwarz 4

1 Departamentul de Fizică și Astronomie și Institutul pentru Fizica Sistemelor Vii, University College London, Londra WC1E 6BT, Marea Britanie

2 Departamentul de Fizică, Universitatea Carnegie Mellon, Pittsburgh, Pennsylvania 15213, SUA

3 Departamentul de Fizică, Institutul James Franck și Institutul pentru Dinamică Biofizică, Universitatea din Chicago, Chicago, Illinois 60637, SUA

4 Institutul de Fizică Teoretică și BioQuant, Universitatea Heidelberg, 69120 Heidelberg, Germania; email: [email protected]

Abstract

Actina este principala proteină utilizată de celulele biologice pentru a-și adapta structura și mecanica la nevoile lor. Adaptarea celulară este posibilă prin procese moleculare care depind puternic de mecanică. Citoscheletul de actină este, de asemenea, un material activ care consumă continuu energie. Acest lucru permite procese dinamice care sunt posibile doar în afara echilibrului și deschide posibilitatea pentru mai multe straturi de control care au evoluat în jurul acestei proteine ​​unice. Aici discutăm citoscheletul actinei din punctul de vedere al fizicii ca un material activ de adaptare care poate construi structuri superioare sistemelor de materie moale create de om. Actina nu numai că poate fi utilizată pentru a construi diferiți arhitecți de rețea la cerere și într-o manieră adaptativă, dar prezintă și proprietățile dinamice ale sistemelor de feedback, cum ar fi excitabilitatea, bistabilitatea sau oscilațiile. Prin urmare, este un prim exemplu al modului în care biologia cuplează structura fizică și fluxul de informații și un model pentru metamaterialele inspirate din biologie.