Machine learning interpretable models of cell mechanics from protein images

生物 细胞力学 细胞骨架 人工智能 计算生物学 机器学习 细胞 计算机科学 生物化学
作者
Matthew S. Schmitt,Jonathan Colen,Stefano Sala,John Devany,Shailaja Seetharaman,Alexia Caillier,Margaret L. Gardel,Patrick W. Oakes,Vincenzo Vitelli
出处
期刊:Cell [Cell Press]
卷期号:187 (2): 481-494.e24 被引量:25
标识
DOI:10.1016/j.cell.2023.11.041
摘要

Cellular form and function emerge from complex mechanochemical systems within the cytoplasm. Currently, no systematic strategy exists to infer large-scale physical properties of a cell from its molecular components. This is an obstacle to understanding processes such as cell adhesion and migration. Here, we develop a data-driven modeling pipeline to learn the mechanical behavior of adherent cells. We first train neural networks to predict cellular forces from images of cytoskeletal proteins. Strikingly, experimental images of a single focal adhesion (FA) protein, such as zyxin, are sufficient to predict forces and can generalize to unseen biological regimes. Using this observation, we develop two approaches-one constrained by physics and the other agnostic-to construct data-driven continuum models of cellular forces. Both reveal how cellular forces are encoded by two distinct length scales. Beyond adherent cell mechanics, our work serves as a case study for integrating neural networks into predictive models for cell biology.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
七兮发布了新的文献求助10
刚刚
坚强成风完成签到,获得积分10
刚刚
整个好活完成签到 ,获得积分10
刚刚
liyuqi61148完成签到,获得积分10
1秒前
刘俊彤完成签到 ,获得积分10
1秒前
loveananya完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
文静盈发布了新的文献求助10
1秒前
Soin发布了新的文献求助10
2秒前
ori12138完成签到,获得积分10
3秒前
鱼鱼鱼完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
兑润泽完成签到,获得积分10
4秒前
Donson_Li完成签到,获得积分10
4秒前
125mmD91T完成签到,获得积分10
5秒前
Underwood111完成签到,获得积分10
6秒前
烂漫映之完成签到 ,获得积分10
6秒前
7秒前
李升洋完成签到 ,获得积分10
7秒前
少年游完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
Lucycomplex完成签到,获得积分10
8秒前
东尼发布了新的文献求助10
8秒前
SS完成签到,获得积分0
9秒前
生物科研小白完成签到 ,获得积分10
10秒前
wangcw完成签到 ,获得积分10
10秒前
10秒前
小白完成签到 ,获得积分10
10秒前
yx阿聪完成签到,获得积分10
11秒前
波风水门_文献来晚了吗完成签到,获得积分10
11秒前
小刚完成签到,获得积分0
11秒前
房房不慌完成签到 ,获得积分10
12秒前
jnoker完成签到,获得积分10
12秒前
橘子汽水和蛋糕完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
小巧的寻双完成签到,获得积分10
13秒前
感性的神级完成签到,获得积分10
14秒前
ljy完成签到 ,获得积分10
15秒前
同行完成签到 ,获得积分10
15秒前
大大哈哈完成签到 ,获得积分10
15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
Fermented Coffee Market 2000
PARLOC2001: The update of loss containment data for offshore pipelines 500
Critical Thinking: Tools for Taking Charge of Your Learning and Your Life 4th Edition 500
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 500
A Manual for the Identification of Plant Seeds and Fruits : Second revised edition 500
Vertebrate Palaeontology, 5th Edition 340
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 内科学 生物化学 物理 计算机科学 纳米技术 遗传学 基因 复合材料 化学工程 物理化学 病理 催化作用 免疫学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5256668
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4418830
关于积分的说明 13753577
捐赠科研通 4292020
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2355264
邀请新用户注册赠送积分活动 1351704
关于科研通互助平台的介绍 1312465