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Symmetry and scale orient Min protein patterns in shaped bacterial sculptures
Indexado
Scopus SCOPUS_ID:84964693613
DOI 10.1038/NNANO.2015.126
Año 2015
Tipo

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



The boundary of a cell defines the shape and scale of its subcellular organization. However, the effects of the cell's spatial boundaries as well as the geometry sensing and scale adaptation of intracellular molecular networks remain largely unexplored. Here, we show that living bacterial cells can be 'sculpted' into defined shapes, such as squares and rectangles, which are used to explore the spatial adaptation of Min proteins that oscillate pole-to-pole in rod-shaped Escherichia coli to assist cell division. In a wide geometric parameter space, ranging from 2×1×1× to 11×6×1 μm3M, Min proteins exhibit versatile oscillation patterns, sustaining rotational, longitudinal, diagonal, stripe and even transversal modes. These patterns are found to directly capture the symmetry and scale of the cell boundary, and the Min concentration gradients scale with the cell size within a characteristic length range of 3-6μm. Numerical simulations reveal that local microscopic Turing kinetics of Min proteins can yield global symmetry selection, gradient scaling and an adaptive range, when and only when facilitated by the three-dimensional confinement of the cell boundary. These findings cannot be explained by previous geometry-sensing models based on the longest distance, membrane area or curvature, and reveal that spatial boundaries can facilitate simple molecular interactions to result in far more versatile functions than previously understood.

Revista



Revista ISSN
Nature Nanotechnology 1748-3387

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Disciplinas de Investigación



WOS
Materials Science, Multidisciplinary
Nanoscience & Nanotechnology
Scopus
Biomedical Engineering
Electrical And Electronic Engineering
Materials Science (All)
Atomic And Molecular Physics, And Optics
Condensed Matter Physics
Bioengineering
SciELO
Sin Disciplinas

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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Wu, Fabai - Kavli Institute of Nanoscience Delft - Países Bajos
2 Van Schie, Bas G.C. Hombre Kavli Institute of Nanoscience Delft - Países Bajos
3 Keymer, Juan E. Hombre Kavli Institute of Nanoscience Delft - Países Bajos
Pontificia Universidad Católica de Chile - Chile
4 Dekker, Cees Hombre Kavli Institute of Nanoscience Delft - Países Bajos

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Financiamiento



Fuente
Seventh Framework Programme

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Agradecimientos



Agradecimiento
Sin Información

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