Immune cells use active tugging forces to distinguish affinity and accelerate evolution

免疫系统 工作(物理) 生物 细胞骨架 克隆选择 进化生物学 细胞生物学 物理 细胞 遗传学 免疫学 热力学
作者
Jiang, Hongda,Wang, Shenshen
出处
期刊:Cornell University - arXiv
标识
DOI:10.48550/arxiv.2209.13991
摘要

Cells are known to exert forces to sense their physical surroundings for guidance of motion and fate decisions. Here, we propose that cells might do mechanical work to drive their own evolution, taking inspiration from the adaptive immune system. Growing evidence indicates that immune B cells - capable of rapid Darwinian evolution - use cytoskeletal forces to actively extract antigen from other cells' surface. To elucidate the evolutionary significance of force usage, we develop a theory of tug-of-war antigen extraction that maps receptor binding characteristics to clonal reproductive fitness, revealing physical determinants of selection strength. This framework unifies mechanosensing and affinity-discrimination capabilities of evolving cells: pulling against stiff antigen tethers enhances discrimination stringency at the expense of absolute extraction. As a consequence, active force usage can accelerate adaptation but may also cause extinction of cell populations, resulting in an optimal range of pulling strength that matches molecular rupture forces observed in cells. Our work suggests that nonequilibrium, physical extraction of environmental signals can make biological systems more evolvable at a moderate energy cost.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
刚刚
搬砖一号发布了新的文献求助10
刚刚
三四郎应助诚诚不差事采纳,获得10
1秒前
bkagyin应助顺利的机器猫采纳,获得10
3秒前
3秒前
甜美不乐发布了新的文献求助10
5秒前
姜忆莲发布了新的文献求助10
5秒前
隐形的谷槐完成签到 ,获得积分10
6秒前
6秒前
科研通AI6.4应助不忘初心采纳,获得10
8秒前
黄玉发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
12秒前
13秒前
石头完成签到,获得积分10
14秒前
不能吃太饱完成签到 ,获得积分10
14秒前
15秒前
俊逸吐司发布了新的文献求助10
16秒前
上官若男应助漂亮幻莲采纳,获得10
16秒前
17秒前
深情安青应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
17秒前
morena应助科研通管家采纳,获得20
17秒前
APTX4869完成签到,获得积分10
17秒前
小蘑菇应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
Mic应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
今后应助科研通管家采纳,获得20
17秒前
Lucas应助科研通管家采纳,获得10
18秒前
CipherSage应助科研通管家采纳,获得10
18秒前
Ava应助科研通管家采纳,获得10
18秒前
搜集达人应助科研通管家采纳,获得10
18秒前
大模型应助科研通管家采纳,获得10
18秒前
18秒前
Mic应助科研通管家采纳,获得10
18秒前
烟花应助科研通管家采纳,获得10
18秒前
研友_VZG7GZ应助佳仔采纳,获得10
18秒前
我是老大应助端阳采纳,获得10
20秒前
yinling发布了新的文献求助10
20秒前
友好巧曼发布了新的文献求助10
22秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Les Mantodea de Guyane Insecta, Polyneoptera 2000
Quality by Design - An Indispensable Approach to Accelerate Biopharmaceutical Product Development 800
Pulse width control of a 3-phase inverter with non sinusoidal phase voltages 777
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Research Methods for Applied Linguistics: A Practical Guide 600
Research Methods for Applied Linguistics 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6403885
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8222868
关于积分的说明 17427734
捐赠科研通 5456352
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2883461
邀请新用户注册赠送积分活动 1859733
关于科研通互助平台的介绍 1701151