Crosslinking and depletion determine spatial instabilities in cytoskeletal active matter

细胞骨架 粘弹性 活性物质 蛋白质丝 屈曲 弯曲 化学物理 生物物理学 收缩(语法) 工作(物理) 化学 材料科学 物理 热力学 复合材料 生物 细胞 生物化学 内分泌学 细胞生物学
作者
Guillaume Sarfati,Ananyo Maitra,Raphaël Voituriez,Jean-Christophe Galas,André Estevez‐Torres
出处
期刊:Soft Matter [The Royal Society of Chemistry]
卷期号:18 (19): 3793-3800 被引量:7
标识
DOI:10.1039/d2sm00130f
摘要

Active gels made of cytoskeletal proteins are valuable materials with attractive non-equilibrium properties such as spatial self-organization and self-propulsion. At least four typical routes to spatial patterning have been reported to date in different types of cytoskeletal active gels: bending and buckling instabilities in extensile systems, and global and local contraction instabilities in contractile gels. Here we report the observation of these four instabilities in a single type of active gel and we show that they are controlled by two parameters: the concentrations of ATP and depletion agent. We demonstrate that as the ATP concentration decreases, the concentration of passive motors increases until the gel undergoes a gelation transition. At this point, buckling is selected against bending, while global contraction is favored over local ones. Our observations are coherent with a hydrodynamic model of a viscoelastic active gel where the filaments are crosslinked with a characteristic time that diverges as the ATP concentration decreases. Our work thus provides a unified view of spatial instabilities in cytoskeletal active matter.
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