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Distinct roles of nonmuscle myosin ii isoforms for establishing tension and elasticity during cell morphodynamics

Weißenbruch, Kai 1,2; Grewe, Justin; Hippler, Marc 1,3; Fladung, Magdalena 1; Tremmel, Moritz 1; Stricker, Kathrin 1; Schwarz, Ulrich Sebastian; Bastmeyer, Martin 1
1 Zoologisches Institut (ZOO), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
2 Institut für Funktionelle Grenzflächen (IFG), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
3 Institut für Angewandte Physik (APH), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract:

Nonmuscle myosin II (NM II) is an integral part of essential cellular processes, including adhesion and migration. Mammalian cells express up to three isoforms termed NM IIA, B, and C. We used U2OS cells to create CRISPR/Cas9-based knockouts of all three isoforms and analyzed the phenotypes on homogenously coated surfaces, in collagen gels, and on micropatterned substrates. In contrast to homogenously coated surfaces, a structured environment supports a cellular phenotype with invaginated actin arcs even in the absence of NM IIA-induced contractility. A quantitative shape analysis of cells on micropatterns combined with a scale-bridging mathematical model reveals that NM IIA is essential to build up cellular tension during initial stages of force generation, while NM IIB is necessary to elastically stabilize NM IIA-generated tension. A dynamic cell stretch/release experiment in a three-dimensional scaffold confirms these conclusions and in addition reveals a novel role for NM IIC, namely the ability to establish tensional homeostasis.


Verlagsausgabe §
DOI: 10.5445/IR/1000137091
Veröffentlicht am 15.09.2021
Originalveröffentlichung
DOI: 10.7554/ELIFE.71888
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Zitationen: 16
Web of Science
Zitationen: 14
Dimensions
Zitationen: 21
Cover der Publikation
Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Angewandte Physik (APH)
Institut für Biologische und Chemische Systeme (IBCS)
Institut für Funktionelle Grenzflächen (IFG)
Zoologisches Institut (ZOO)
Publikationstyp Zeitschriftenaufsatz
Publikationsjahr 2021
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 2050-084X
KITopen-ID: 1000137091
HGF-Programm 47.14.02 (POF IV, LK 01) Information Storage and Processing in the Cell Nucleus
Weitere HGF-Programme 43.33.11 (POF IV, LK 01) Adaptive and Bioinstructive Materials Systems
Erschienen in eLife
Verlag eLife Sciences Publications
Band 10
Seiten e71888
Bemerkung zur Veröffentlichung Gefördert durch den KIT-Publikationsfonds
Vorab online veröffentlicht am 10.08.2021
Nachgewiesen in Dimensions
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