Thesis (Ph.D.)--University of California, San Francisco, 2007. / Source: Dissertation Abstracts International, Volume: 68-04, Section: B, page: 2019. Adviser: R. Dyche Mullins.

Thesis (Ph.D.)--University of Illinois at Urbana-Champaign, 2007. / Source: Dissertation Abstracts International, Volume: 68-11, Section: B, page: 7182. Adviser: Paul R. Selvin. Includes bibliographical references. Available on microfilm from Pro Quest Information and Learning.

Thesis (Ph.D.)--University of California, San Francisco, 2006. / Source: Dissertation Abstracts International, Volume: 67-05, Section: B, page: 2414. Adviser: Lily Yeh Jan.

Thesis (Ph.D.)--University of California, San Francisco, 2006. / Source: Dissertation Abstracts International, Volume: 67-05, Section: B, page: 2414. Adviser: Ronald D. Vale.

Thesis (Ph.D.)--University of California, San Francisco, 2006. / Source: Dissertation Abstracts International, Volume: 68-01, Section: B, page: 0040. Adviser: Erin K. O'Shea.

Thesis (Ph.D.)--University of California, San Francisco, 2006. / Source: Dissertation Abstracts International, Volume: 68-01, Section: B, page: 0150. Adviser: Frances Brodsky.

Thesis (Ph.D.)--University of California, San Francisco, 2009. / Source: Dissertation Abstracts International, Volume: 70-10, Section: B, page: 5935. Adviser: Christopher A. Voigt.

The actin cortex is an active biopolymer network that lines the inner side of the plasma membrane in most animal cells. It can both resist detrimental cell deformations and drive necessary cell shape changes. It is a highly dynamic system where actin filaments constantly polymerize and depolymerize and specific proteins form transient cross-links with lifetimes of a few tens of seconds at most. In addition, a particular type of cross-linkers, myosins, can also generate active stresses in the cortex. This dynamic nature allows for variations in the rheological properties of the cortex, which are very sensitive to its organization and in particular to the density and lifetime of cross-links. In vivo, the cortex is subject to variable levels of passive and active contractile stresses. At the molecular scale, these stresses result in tensile forces that can likely be sensed by the bonds between actin filaments and cross-linkers, and potentially other actin-bound cellular components. In this work, we investigated the mechanosensitive regulation of the organization of the cortex, focusing on the dynamics of the binding of cross-linkers to actin and on the variations in the amount of cortical actin filaments. To this aim, we carried out experiments on single HeLa cells, where we simultaneously measured their cortical tension using an atomic force microscope confinement method and assessed the spatial distribution of cross-linkers and actin filaments by confocal microscopy. On the one hand, we assessed the dependence of the actin-binding dynamics of filamins A and B, alpha-actinin-1 and nonmuscle myosin IIA to cortical tension. We measured how their residence time at the cortex and their contribution to the cortical connectivity depend on tension at steady state. Moreover, we also measured their response to peaks in passive cortical tension. The results of these experiments show that the two filamins and alpha-actinin-1 are catch-binding cross-linkers: the lifetime of their bonds to actin filaments increases under increasing tensile load. This leads to an increase in the connectivity of the cortex when the cortical tension is raised. On the other hand, we also probed the cortical response to peaks in active tension. We found that such tension peaks trigger a permanent increase in the amount of actin filaments at the cortex. In turn, this increase in cortical actin leads to a permanent increase in the cortical recruitment of all cross-linkers, in addition to the expected transient increase in the cortical recruitment of the catch-binding ones. We showed that this mechanosensitive process requires signaling by the cytosolic phospholipase A2 and the activity of the actin nucleator Arp2/3 complex. Together, our results show that two types of mechanosensitivity enable the reinforcement of the cortex in response to high mechanical stresses: a direct mechanosensitivity that relies on the catch-binding of cross-linkers, and an indirect mechanosensitivity mediated by biochemical signaling. / Der Aktinkortex ist ein aktives Biopolymer-Netzwerk, das in den meisten tierischen Zellen die Innenseite der Plasmamembran auskleidet. Er kann sowohl möglicherweise schädliche Zellverformungen abpuffern als auch notwendige Änderungen der Zellform vorantreiben. Es handelt sich um ein hochdynamisches System, in dem Aktinfilamente ständig polymerisieren und depolymerisieren und spezifische Proteine vorübergehende Quervernetzungen mit einer Lebensdauer von höchstens ein paar zehn Sekunden bilden. Darüber hinaus kann eine bestimmte Art von Quervernetzern, die Myosine, auch aktive Spannungen im Kortex erzeugen. Diese dynamische Natur ermöglicht Veränderungen der rheologischen Eigenschaften des Kortex, die sehr empfindlich auf seine Organisation und insbesondere auf die Dichte und Lebensdauer der Vernetzungen reagieren. In vivo ist der Kortex unterschiedlich starken passiven und aktiven kontraktilen mechanischen Spannungen ausgesetzt. Auf molekularer Ebene führen diese Spannungen zu Zugkräften, die wahrscheinlich von den Bindungen zwischen Aktinfilamenten und Quervernetzern und möglicherweise anderen aktingebundenen zellulären Komponenten wahrgenommen werden können. In dieser Arbeit haben wir die mechanosensitive Regulierung der Organisation des Kortex untersucht, wobei wir uns auf die Dynamik der Bindung von Quervernetzern an Aktin und die Schwankungen in der Menge der kortikalen Aktinfilamente konzentriert haben. Zu diesem Zweck haben wir Experimente an einzelnen HeLa-Zellen durchgeführt, bei denen wir gleichzeitig die kortikale Oberflächenspannung mit Hilfe einer rasterkraftmikroskopischen Confinement-Methode gemessen und die räumliche Verteilung von Quervernetzern und Aktinfilamenten mittels konfokaler Mikroskopie untersucht haben. Einerseits haben wir die Abhängigkeit der Aktinbindungsdynamik der Filamine A und B, des alpha-Actinin-1 und des nicht-muskulären Myosin IIA von der kortikale Spannung untersucht. Wir haben gemessen, wie ihre Verweildauer im Kortex und ihr Beitrag zur kortikalen Konnektivität von der Spannung im Gleichgewichtszustand abhängen. Wir haben auch ihre Reaktion auf Spitzen in der passiven kortikalen Spannung gemessen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die beiden Filamine und alpha-Actinin-1 'catch'-bindende Vernetzer sind: Die Lebensdauer ihrer Bindungen an Aktinfilamente nimmt mit zunehmender Zugbelastung zu. Dies führt zu einer Zunahme der Konnektivität des Kortex, wenn die kortikale Spannung erhöht wird. Andererseits haben wir auch die kortikale Reaktion auf aktive Spannungsspitzen untersucht. Wir fanden heraus, dass solche Spannungsspitzen einen permanenten Anstieg der Menge an Aktinfilamenten am Kortex auslösen. Dieser Anstieg des kortikalen Aktins wiederum führt zu einem permanenten Anstieg der kortikalen Rekrutierung aller Quervernetzer, zusätzlich zu dem erwarteten vorübergehenden Anstieg der kortikalen Rekrutierung der catch-bindenden Quervernetzer. Wir konnten zeigen, dass dieser mechanosensitive Prozess eine Signalisierung durch die zytosolische Phospholipase A2 und die Aktivität des Aktinnukleators Arp2/3-Komplexes erfordert. Zusammengenommen zeigen unsere Ergebnisse, dass zwei Arten von Mechanosensitivität die Verstärkung des Kortex als Reaktion auf hohe mechanische Belastungen ermöglichen: eine direkte Mechanosensitivität, die auf der Catch-Bindung von Quervernetzern beruht, und eine indirekte Mechanosensitivität, die durch biochemische Signalübertragung vermittelt wird.

Thesis (Ph.D.)--Indiana University, Dept. of Neuroscience, 2006. / Source: Dissertation Abstracts International, Volume: 67-01, Section: B, page: 0118. Adviser: Joseph Farley. "Title from dissertation home page (viewed Feb. 22, 2007)."

Thesis (Ph.D.)--University of California, San Francisco, 2009. / Source: Dissertation Abstracts International, Volume: 70-06, Section: B, page: 3259. Adviser: Peter Walter.