MARC

 008260126s2025        us                              c    eng  d
■001000017356789
■00520260202103035
■006m          o    d                
■007cr#unu||||||||
■020    ▼a9798286445080
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI31846251
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a530
■1001  ▼aSun,  Zachary  Gao.
■24510▼aMechanics  and  Energetics  of  Cytoskeletal  Assembly
■260    ▼a[Sl]▼bYale  University▼c2025
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2025
■300    ▼a246  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  86-12,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Murrell,  Michael  P.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Yale  University,  2025.
■520    ▼aActive  matter  is  a  subfield  of  soft  condensed  matter  physics  that  focuses  on  the  emergence  of  collective  phenomena,  as  components  of  the  system  consume  energy,  driving  them  out  of  thermodynamic  equilibrium.  Living  matter,  a  specific  subfield  of  active  matter,  lies  between  physics  and  biology.  In  this  case,  the  components  are  biomolecules,  whose  interactions  are  not  only  constrained  by  the  laws  of  physics  but  may  exhibit  purpose  and  intentionality.  Biophysicists,  who  study  living  matter  use  reductionist  approaches  and  focus  on  how  different  components  of  the  system  can  collectively  give  rise  to  novel  biological  phenomena  through  continuous  consumption  of  energy.An  example  of  a  driven,  non-equilibrium  thermodynamic  system  is  the  cell  cytoskeleton,  which  is  an  exquisite  machinery  that  is  responsible  for  complex  tasks  such  as  migration  and  division.  It  is  composed  of  proteins  and  other  biological  macromolecules  which  interact  to  yield  collective  behaviors.  For  example,  the  protein  scaffolding  of  the  cell  (F-actin)  undergoes  dramatic  changes  in  structure,  organization,  and  dynamics  through  impartation  of  mechanical  stresses  by  molecular  motors  (myosin)  which  consume  chemical  energy  during  these  morphological  changes.  However,  how  the  consumption  of  chemical  energy  drives  the  mechanical  performance  of  biological,  protein-based  machines  is  unknown.  By  using  cutting  edge  biophysical  experimental  techniques  and  tools  such  as  confocal  microscopy,  (micro)rheology,  and  pico-calorimetry,  this  thesis  examines  phenomena  across  scales  from  molecular  level  energetic  consumption  and  dissipation  to  large  micrometer-level  collective  and  critical  phenomena.  We  use  the  bottom-up  approach  and  assemble  the  biomimetic  cytoskeletal  structure,  the  actomyosin  network,  using  minimalistic  purified  protein  components  (in  vitro).In  this  thesis,  I  will  summarize  several  aspects  related  to  the  active  mechanics  and  energetics  of  the  cytoskeletal  assembly  such  as  how  material  properties  relate  to  chemical  consumption  and  vice  versa.  In  doing  so,  I  will  describe  unique  aspects  of  non-equilibrium  materials,  including  active  stress  propagation,  energy  consumption  and  dissipation,  self-tuned  critical  behaviors,  novel constitutive  relationships,  emergence  of  spatiotemporal  instabilities  (in  vitro  actin  waves),  and  the  change  in  heat  dissipation  and  energetic  efficiency.From  these  findings,  we  offer  novel  insights  on  the  cytoskeleton  as  an  auto-feedback  network  system  that  uses  mechanochemical  and  biomechanical  cues  to  regulate  mechanical  information  propagation  as  well  as  the  bioenergetic  properties  of  the  cytoskeleton  as  a  crucial  part  of  the  machinery.  We  challenge  the  current  understanding  of  the  cytoskeleton  field  from  a  more  network-focused  perspective  and  motivate  the  investigation  of  how  a  cell  regulates  its  energetic  efficiency  as  an  out-of-equilibrium  thermodynamical  machine.
■590    ▼aSchool  code:  0265.
■650  4▼aPhysics
■650  4▼aBiophysics
■650  4▼aThermodynamics
■650  4▼aMolecular  biology
■653    ▼aActive  matter
■653    ▼aComplex  systems
■653    ▼aLiving  matter
■653    ▼aRheology
■653    ▼aSelf-organized  criticality
■690    ▼a0605
■690    ▼a0786
■690    ▼a0348
■690    ▼a0307
■71020▼aYale  University▼bPhysics.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g86-12B.
■790    ▼a0265
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2025
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17356789▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

Preview

Export

ChatGPT Discussion

AI Recommended Related Books