MARC

 008260126s2025        us                              c    eng  d
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■020    ▼a9798293851317
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI31995159
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a574
■1001  ▼aWu,  Muziyue.▼0(orcid)0000-0003-3096-8269
■24510▼aThe  Molecular  Logic  of  Lamellipodia  Formation
■260    ▼a[Sl]▼bUniversity  of  California,  San  Francisco▼c2025
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2025
■300    ▼a122  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  87-03,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Weiner,  Orion.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--University  of  California,  San  Francisco,  2025.
■520    ▼aCells  manipulate  the  shapes  of  their  plasma  membrane  to  execute  different  cellular  functions,  ranging  from  endocytosis,  developmental  morphogenesis  to  the  protrusions  that  drive  cell  migration.  All  those  processes  are  dependent  on  the  rearrangement  of  the  actin  cytoskeleton,  whose  patterns  of  organization  are  controlled  by  proteins  known  as  nucleation-promoting  factors  (NPFs).  Cells  use  different  NPFs  to  orchestrate  dramatically  different  actin  networks.  For  example,  N-WASP  controls  the  finger-like  actin  networks  that  comprise  invadopodia,  filopodia,  and  sites  of  endocytosis.  In  contrast,  the  WAVE  regulatory  complex  organizes  sheet-like  protrusions  known  as  lamellipodia  that  are  ancient  highly  conserved  engines  of  cell  motility.  The  multivalent  interactions  that  generate  N-WASP  organization  are  relatively  well-understood  and  have  been  reconstituted  with  purified  proteins  in  vitro.  But  how  the  WAVE  complex  oligomerizes  into  lines  is  not  understood  and  has  not  proven  amenable  to  biochemical  reconstitution.  This  thesis  project  seeks  to  probe  the  rules  of  NPF  organization  that  underlie  lamellipodia  formation  and  cell  morphogenesis.In  Chapter  2,  we  leveraged  in  vivo  biochemical  approaches  to  investigate  how  the  native  WAVE  complex  instructs  the  formation  of  sheet-like  lamellipodia.  We  show  that  the  WAVE  complex  is  a  core  constituent  of  a  linear  multilayered  protein  array  at  the  plasma  membrane,  expected  for  an  NPF  that  builds  sheet-like  actin-based  protrusions.  Negative  membrane  curvature  is  both  necessary  and  sufficient  for  WAVE  complex  linear  membrane  association  in  the  presence  of  upstream  activators(Rac,  Arf1/6,  PIP3)  and  the  PRD  domains  of  both  WAVE2  and  Abi2,  providing  a  potential  mechanistic  basis  for  templating  of  lamellipodia  and  their  emergent  behaviors,  including  barrier  avoidance.  Through  computational  modeling  we  demonstrate  that  the  WAVE  complex's  linear  organization  and  preference  for  negative  curvature  both  play  important  roles  in  robust  lamellipodia  formation.  Our  data  reveal  key  features  of  mesoscale  WAVE  complex  patterning  and  highlight  an  integral  relation  between  NPF  self-organization  and  cell  morphogenesis.In  Chapter  3,  we  leveraged  synthetic  biology  to  systematically  probe  how  NPF  organization  leads  to  the  emergent  behaviors  of  cell  morphogenesis  and  movement.  We  engineered  synthetic  NPFs  that  could  mimic  the  organization  pattern  and  function  of  the  native  NPFs.  Those  synthetic  NPFs  were  designed  to  contain  three  modular  parts:  a  protein  scaffold  that  mimics  the  organization  pattern  of  the  native  NPFs,  a  membrane  binding  motif  to  target  to  cell  membrane,  and  an  actin  polymerization  domain  to  build  actin  networks  and  initiate  membrane  morphogenesis.  We  tested  the  expression  of  a  variety  of  de  novo  designed  or  native  protein  scaffolds  in  living  cells,  including  the  SPARK-ON  droplets,  microtubules,  iPAK  fibers,  coiled  coil  sheets,  and  pseudobars,  and  observed  desired  localization  and  organization  for  some  of  those  candidates.  From  there,  we  functionalized  those  protein  scaffolds  with  actin  polymerization  domain,  as  well  as  incorporating  optogenetic  modules  to  achieve  spatiotemporal  control  of  actin  polymerization  and  membrane  morphogenesis.  This  synthetic  approach  enables  us  to  test  a  much  wider  range  of  possible  parameter  spaces  of  NPF  organization  to  probe  how  these  biophysical  properties  link  to  function.In  Chapter  4,  I  described  my  pilot  work  exploring  and  developing  a  variety  of  techniques  and  tools  (nanotopography,  DNA  origami,  polarized  microscopy,  and  proximity  labeling)  that  could  be  used  to  study  the  biophysical  properties  of  native  WAVE  complex  assembly  as  well  as  for  validating  and  testing  synthetic  NPFs  in  the  future.
■590    ▼aSchool  code:  0034.
■650  4▼aCellular  biology
■650  4▼aMolecular  biology
■650  4▼aBiochemistry
■650  4▼aBiophysics
■653    ▼aCell  motility
■653    ▼aCytoskeleton
■653    ▼aMembrane  morphogenesis
■653    ▼aSynthetic  biology
■653    ▼aPlasma  membrane
■690    ▼a0379
■690    ▼a0786
■690    ▼a0487
■690    ▼a0307
■71020▼aUniversity  of  California,  San  Francisco▼bBiophysics.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g87-03B.
■790    ▼a0034
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2025
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17357184▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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