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首页> 外文期刊>Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America >Biomechanical Ordering Of Dense Cell Populations
【24h】

Biomechanical Ordering Of Dense Cell Populations

机译：致密细胞群的生物力学排序

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The structure of bacterial populations is governed by the interplay of many physical and biological factors, ranging from properties of surrounding aqueous media and substrates to cell-cell communication and gene expression in individual cells. The biomechanical interactions arising from the growth and division of individual cells in confined environments are ubiquitous, yet little work has focused on this fundamental aspect of colony formation. We analyze the spatial organization of Escherichia coli growing in a microf luidic chemostat. We find that growth and expansion of a dense colony of cells leads to a dynamical transition from an isotropic disordered phase to a nematic phase characterized by orientational alignment of rod-like cells. We develop a continuum model of collective cell dynamics based on equations for local cell density, velocity, and the tensor order parameter. We use this model and discrete element simulations to elucidate the mechanism of cell ordering and quantify the relationship between the dynamics of cell proliferation and the spatial structure of the population.
机译：细菌种群的结构受许多物理和生物学因素相互作用的控制，从周围水介质和底物的性质到细胞间的通讯和单个细胞中的基因表达，不等。在狭窄的环境中，由单个细胞的生长和分裂引起的生物力学相互作用是普遍存在的，但是很少有工作集中在菌落形成的这一基本方面。我们分析了在微流态化学恒温器中生长的大肠杆菌的空间组织。我们发现，细胞密集菌落的生长和扩增导致以各向同性的无序相向向列相的动态转变，向列相以杆状细胞的定向排列为特征。我们基于局部细胞密度，速度和张量阶数参数的公式，开发了一个集体细胞动力学的连续模型。我们使用此模型和离散元素模拟来阐明细胞排序的机制，并量化细胞增殖动力学与种群空间结构之间的关系。

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