Die mechanischen Eigenschaften von Zellen charakterisieren und beeinflussen deren Zustand. Die vorliegende Arbeit zielt auf ein besseres Verständnis der biomechanischen Eigenschaften von Zellen ab. Der Fokus lag dabei auf der Biegesteifigkeit von Zellmembranen und der Deformierbarkeit der Zellen. Es werden drei Studien vorgestellt in der diese Materialparameter untersucht wurden. Die erste Studie befasst sich mit der Temperaturabhängigkeit der mechanischen Eigenschaften. Hierbei wurden acht verschieden Zelllienien bei jeweils fünf Temperaturen rheologisch vermessen. Zur Messung wurde der sog. \"optical stretcher\" verwendet der gleichzeitig die Zellen deformieren und aufheizen kann. Die Versuche zeigen, dass eine Zeit-Temperatur superposition dabei nicht für alle Zelltypen funktioniert. In der zweiten Studie wurden die Membransteifigkeit von Gewebeproben von Brust- und Gebärmutterhalskrebspatienten untersucht. Als Kontrollsystem wurde gutartiges Gewebe aus dem Umfeld des Tumors verwendet. Es konnte gezeigt werden, dass die Zellmembranen von Tumorzellen weicher waren als von gesundem Vergleichsgewebe. Die Änderung der Membrankomposition wurde dabei als mögliche Ursache massenspektroskopisch Untersucht und verschieden Ursachen der weichen Membrane diskutiert. Für die dritte Studie wurde der chemische Wirkstoff Soraphen A eingesetzt um die Membransteifigkeit von zwei Zelllienien zu erhöhen. Dies zeigte eine Verringerung von Zellbeweglichkeit und Invasivität.

Diese Arbeit beinhaltet Ergebnisse der ersten klinischen Studie zur Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften von Zellen in einem Tumor mit der dafür notwendigen Probengröße. Dies ermöglichte die Erstellung eines umfassenden Bildes von Subpopulationen innerhalb eines Tumors mit großem diagnostischem Potential. Die Änderung der Einzelzellmechanik von Tumorzellen wird durch Veränderung des Zytoskeletts, einem komplexes Polymernetzwerk in Zellen, hervorgerufen. Mit Hilfe von Zellgiften wurde das Zytoskelett gezielt manipuliert, um den Einfluss einzelner Faktoren auf die Biomechanik zu bestimmen. Aus Gewebeproben von Brustkrebspatienten wurden Zellen mit Hilfe enzymatischer Aufspaltung des extrazellulären Kollagennetzwerkes isoliert. Als Kontrollsystem wurden Primärzellen aus Brustreduktionsgewebe und aus Fibroadenomen, gutartigen Gewebeneubildungen der Brustdrüse, verwendet. Unter Einsatz des Optischen Stretchers, einer Zweistrahl-Laserfalle, wurden suspendierte Zellen für zwei Sekunden einer konstanten Zugspannung ausgesetzt und das Deformations- wie auch das anschließende Relaxationsverhalten beobachtet. Dabei ergaben sich wesentliche Unterschiede zwischen Tumor- und Kontrollproben. Neben Zellen mit ähnlichen Steifigkeiten, enthielten Tumorproben Subpopulationen sehr weicher Zellen, wie sie in Normalgewebe nicht zu finden sind. Desweiteren war das Relaxationsverhalten der Tumorzellen stärker elastisch dominiert. Einzelne Zellen kontrahierten sogar aktiv gegen die Zugspannung. Versuche, das Zytoskelett mittels Zellgiften künstlich in einem Zustand zu bringen, der in Krebszellen beobachtet wurde, ergaben zwar ebenfalls die Zunahme weicherer Zellen, jedoch war das Relaxationsverhalten eher viskos dominiert. Fluoreszenzaufnahmen des Aktin-Zytoskeletts sowie der fokalen Adhäsionen, die das Aktin-Netzwerk der Zelle mit dem Substrat verankern, zeigten Veränderungen bei Krebszellen im Vergleich zu Kontrollen. Darüber hinaus wurden Einflussfaktoren auf die Zellmechanik untersucht. Neben Kulturbedingungen, beeinflussen auch Alter und Medikation das biomechanische Verhalten. Die Steifigkeit der Krebszellen scheint vom Ursprungsgewebe beeinflusst zu werden, sodass Zellen verschiedener Krebsarten Steifigkeiten in unterschiedlichen Regimes zeigen. Die Ergebnisse dieser Arbeit liefern wichtige Informationen für unser Verständnis der Karzinogenese und bilden die Grundlage für eine neue diagnostische Methode zur Bestimmung der Tumoraggressivität. Eine gezielte Untersuchung der gefundenen Subpopulationen in einem Tumor könnte dabei helfen, neue Therapieansätze zu entwickeln und damit die hohen Rezidivraten aggressiver Tumore zu vermindern.

I use an integrated approach of experiments, theory, and numerical evaluations to show that stiffening and softening/fluidization are natural consequences of the assumption that the cytoskeleton is mechanically essentially equivalent to a transiently crosslinked biopolymer network. I perform experiments on in vitro reconstituted actin/HMM networks and show that already these simple, inanimate systems display fludization and shake-down, but at the same time stress stiffening. Based on the well-established Wlc theory, I then develop a semi-phenomenological mean-field model of a transiently crosslinked biopolymer network, which I call the inelastic glassy wormlike chain (inelastic Gwlc). At the heart of the model is the nonlinear interplay between viscoelastic single-polymer stiffening and inelastic softening by bond breaking. The model predictions are in good agreement with the actin/HMM experiments. Despite of its simplicity, the inelastic Gwlc model displays a rich phenomenology. It reproduces the hallmarks of the mechanics of adherent cells such as power-law rheology, stress and strain stiffening, kinematic hardening, shake-down, fludization, and recovery. The model also may also be able to provide considerable theoretical insights into the underlying physics. For example, using the inelastic Gwlc model, I am able to resolve the apparent paradox between cell softening and stiffening in terms of a parameter-dependent competition of antagonistic nonlinear microscopic mechanisms. I further shed light on the mechanism responsible for fluidization. I identify pertinent parameters characterizing the microstructure and give criteria for the relevance of various effects, including the effect of catch-bonds on the network response. Finally, a way to incorporate irreversible plastic flow is proposed.

Die mechanischen Eigenschaften von Zellen charakterisieren und beeinflussen deren Zustand. Die vorliegende Arbeit zielt auf ein besseres Verständnis der biomechanischen Eigenschaften von Zellen ab. Der Fokus lag dabei auf der Biegesteifigkeit von Zellmembranen und der Deformierbarkeit der Zellen. Es werden drei Studien vorgestellt in der diese Materialparameter untersucht wurden. Die erste Studie befasst sich mit der Temperaturabhängigkeit der mechanischen Eigenschaften. Hierbei wurden acht verschieden Zelllienien bei jeweils fünf Temperaturen rheologisch vermessen. Zur Messung wurde der sog. \"optical stretcher\" verwendet der gleichzeitig die Zellen deformieren und aufheizen kann. Die Versuche zeigen, dass eine Zeit-Temperatur superposition dabei nicht für alle Zelltypen funktioniert. In der zweiten Studie wurden die Membransteifigkeit von Gewebeproben von Brust- und Gebärmutterhalskrebspatienten untersucht. Als Kontrollsystem wurde gutartiges Gewebe aus dem Umfeld des Tumors verwendet. Es konnte gezeigt werden, dass die Zellmembranen von Tumorzellen weicher waren als von gesundem Vergleichsgewebe. Die Änderung der Membrankomposition wurde dabei als mögliche Ursache massenspektroskopisch Untersucht und verschieden Ursachen der weichen Membrane diskutiert. Für die dritte Studie wurde der chemische Wirkstoff Soraphen A eingesetzt um die Membransteifigkeit von zwei Zelllienien zu erhöhen. Dies zeigte eine Verringerung von Zellbeweglichkeit und Invasivität.

I use an integrated approach of experiments, theory, and numerical evaluations to show that stiffening and softening/fluidization are natural consequences of the assumption that the cytoskeleton is mechanically essentially equivalent to a transiently crosslinked biopolymer network. I perform experiments on in vitro reconstituted actin/HMM networks and show that already these simple, inanimate systems display fludization and shake-down, but at the same time stress stiffening. Based on the well-established Wlc theory, I then develop a semi-phenomenological mean-field model of a transiently crosslinked biopolymer network, which I call the inelastic glassy wormlike chain (inelastic Gwlc). At the heart of the model is the nonlinear interplay between viscoelastic single-polymer stiffening and inelastic softening by bond breaking. The model predictions are in good agreement with the actin/HMM experiments. Despite of its simplicity, the inelastic Gwlc model displays a rich phenomenology. It reproduces the hallmarks of the mechanics of adherent cells such as power-law rheology, stress and strain stiffening, kinematic hardening, shake-down, fludization, and recovery. The model also may also be able to provide considerable theoretical insights into the underlying physics. For example, using the inelastic Gwlc model, I am able to resolve the apparent paradox between cell softening and stiffening in terms of a parameter-dependent competition of antagonistic nonlinear microscopic mechanisms. I further shed light on the mechanism responsible for fluidization. I identify pertinent parameters characterizing the microstructure and give criteria for the relevance of various effects, including the effect of catch-bonds on the network response. Finally, a way to incorporate irreversible plastic flow is proposed.

Diese Arbeit beinhaltet Ergebnisse der ersten klinischen Studie zur Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften von Zellen in einem Tumor mit der dafür notwendigen Probengröße. Dies ermöglichte die Erstellung eines umfassenden Bildes von Subpopulationen innerhalb eines Tumors mit großem diagnostischem Potential. Die Änderung der Einzelzellmechanik von Tumorzellen wird durch Veränderung des Zytoskeletts, einem komplexes Polymernetzwerk in Zellen, hervorgerufen. Mit Hilfe von Zellgiften wurde das Zytoskelett gezielt manipuliert, um den Einfluss einzelner Faktoren auf die Biomechanik zu bestimmen. Aus Gewebeproben von Brustkrebspatienten wurden Zellen mit Hilfe enzymatischer Aufspaltung des extrazellulären Kollagennetzwerkes isoliert. Als Kontrollsystem wurden Primärzellen aus Brustreduktionsgewebe und aus Fibroadenomen, gutartigen Gewebeneubildungen der Brustdrüse, verwendet. Unter Einsatz des Optischen Stretchers, einer Zweistrahl-Laserfalle, wurden suspendierte Zellen für zwei Sekunden einer konstanten Zugspannung ausgesetzt und das Deformations- wie auch das anschließende Relaxationsverhalten beobachtet. Dabei ergaben sich wesentliche Unterschiede zwischen Tumor- und Kontrollproben. Neben Zellen mit ähnlichen Steifigkeiten, enthielten Tumorproben Subpopulationen sehr weicher Zellen, wie sie in Normalgewebe nicht zu finden sind. Desweiteren war das Relaxationsverhalten der Tumorzellen stärker elastisch dominiert. Einzelne Zellen kontrahierten sogar aktiv gegen die Zugspannung. Versuche, das Zytoskelett mittels Zellgiften künstlich in einem Zustand zu bringen, der in Krebszellen beobachtet wurde, ergaben zwar ebenfalls die Zunahme weicherer Zellen, jedoch war das Relaxationsverhalten eher viskos dominiert. Fluoreszenzaufnahmen des Aktin-Zytoskeletts sowie der fokalen Adhäsionen, die das Aktin-Netzwerk der Zelle mit dem Substrat verankern, zeigten Veränderungen bei Krebszellen im Vergleich zu Kontrollen. Darüber hinaus wurden Einflussfaktoren auf die Zellmechanik untersucht. Neben Kulturbedingungen, beeinflussen auch Alter und Medikation das biomechanische Verhalten. Die Steifigkeit der Krebszellen scheint vom Ursprungsgewebe beeinflusst zu werden, sodass Zellen verschiedener Krebsarten Steifigkeiten in unterschiedlichen Regimes zeigen. Die Ergebnisse dieser Arbeit liefern wichtige Informationen für unser Verständnis der Karzinogenese und bilden die Grundlage für eine neue diagnostische Methode zur Bestimmung der Tumoraggressivität. Eine gezielte Untersuchung der gefundenen Subpopulationen in einem Tumor könnte dabei helfen, neue Therapieansätze zu entwickeln und damit die hohen Rezidivraten aggressiver Tumore zu vermindern.:Bibliographische Beschreibung 3 1 Introduction 10 2 Background 13 2.1 Cancer development and diagnosis 13 2.2 Biomechanics of cells 16 2.2.1 Cytoskeletal changes in cancer cells 17 2.2.2 Micro-mechanical measurement techniques 21 2.2.3 Interaction of laser light with cells: physical principles of the Optical Stretcher 25 2.2.4 Physical models of cell rheology 29 2.3 Cancer cell motility 35 2.4 Tumor boundaries 38 3 Materials and Methods 40 3.1 Sample preparation 40 3.1.1 Cell lines 40 3.1.2 Primary cells from breast reduction 41 3.1.3 Solid tissue samples 41 3.1.4 Drug treatment 48 3.1.5 Fluorescent staining 49 3.2 The Optical Stretcher 50 3.2.1 Experimental Setup 50 3.2.2 Data analysis 52 3.2.3 Reproducibility of Optical Stretcher measurements 52 3.2.4 Laser induced heating in optical traps 54 3.3 Rheometer measurements of collagen gels 57 4 Experimental Results 58 4.1 Parameter space of Optical Stretcher measurements 58 4.2 How well defined are primary tissues? 60 4.2.1 Cells adapt mechanical properties to culture conditions 60 4.2.2 Individual and cell type differences 64 4.3 Characterization of human primary breast cancer cells 68 4.3.1 Malignant tissues comprise an increased number of softer cells 69 4.3.2 Tumor cells show a strong relaxation behavior 73 4.3.3 Single cells contract against applied stress 75 4.4 Changing the biomechanical phenotype - induced alterations of the F-actin network 76 5 Discussion 80 5.1 Measurement bias and impact factors 80 5.2 Softening as an effect of cytoskeletal reorganization in cancer cells 84 5.3 Mechanism of cytoskeletal reorganization 86 5.4 Cells on their way of breaking the boundary 89 6 Conclusion and Outlook 92 Appendix 94 A Cell culture protocols 94 A.1 Used materials and devices for cell culture 94 A.2 Thawing of cells 95 A.3 Medium exchange 96 A.4 Passaging and preparation for measurement 96 A.5 Collagen gel preparation 97 A.6 Culturing specifics for each cell line used 98 A.7 Tissue dissociation protocol for human mamma carcinoma 98 A.8 Fluorescent staining 99 B Additional graphs 101 Bibliography 103 Acknowledgements 114 Curriculum Vitae 115 Selbständigkeitserklärung 116

Almost all animal cells maintain a thin layer of actin filaments and associated proteins underneath the cell membrane. The actomyosin cortex is subject to internal stress patterns which result from the spatiotemporally regulated activity of non-muscle myosin II motors in the actin network. We study how these active stresses drive changes in cell shape and flows within the cortical layer, and how these cytoskeletal deformations and flows govern processes such as cell migration, cell division and organelle transport. Following a continuum mechanics approach, we develop theoretical descriptions for three different cellular processes, to obtain - in collaboration with experimental groups - a detailed and quantitative understanding of the underlying cytoskeletal mechanics. We investigate the forces and cortex flows involved in adhesion-independent cell migration in confinement. Many types of cell migration rely on the extension of protrusions at the leading edge, where the cells attach to the substrate with specific focal adhesions, and pull themselves forward, exerting stresses in the kPa range. In confined environments however, cells exhibit migration modes which are independent of specific adhesions. Combining hydrodynamic theory, microfluidics and quantitative imaging of motile, non-adherent carcinosarcoma cells, we analyze the mechanical behavior of cells during adhesion-independent migration. We find that the accumulation of active myosin motors in the rear part of these cells results in a retrograde cortical flow as well as the contraction of the cell body in the rear and expansion in the front, and we describe how both processes contribute to the translocation of the cells, depending on the geometric and mechanical parameters of the system. Importantly, we find that the involved propulsive forces are several orders of magnitude lower than during adhesive motility while the achieved migration velocities are similar. Moreover, the distribution of forces on the substrate during non-adhesive migration is fundamentally different, giving rise to a positive force dipole. In contrast to adhesive migration modes, non-adhesive cells move by exerting pushing forces at the rear, acting to expand rather than contract their substrate as they move. These differences may strongly affect hydrodynamic and/or deformational interactions between collectively migrating cells. In addition to the work outlined above, we study contractile ring formation in the actin cytoskeleton before and during cell division. While in disordered actin networks, myosin motor activity gives rise to isotropic stresses, the alignment of actin filaments in the cortex during cell division introduces a preferred direction for motor-filament interactions, resulting in anisotropies in the cortical stress. Actin filaments align in myosin-dependent shear flows, resulting in possible feedback between motor activity, cortical flows and actin organization. We investigate how the mechanical interplay of these different cortical properties gives rise to the formation of a cleavage furrow during cell division, describing the level of actin filament alignment at different points on the cortex with a nematic order parameter, in analogy to liquid crystal physics. We show that cortical anisotropies arising from shear-flow induced alignment patterns are sufficient to drive the ingression of cellular furrows, even in the absence of localized biochemical myosin up-regulation. This mechanism explains the characteristic appearance of pseudocleavage furrows in polarizing cells. Finally, we study the characteristic nuclear movements in pseudostratified epithelia during development. These tissues consist of highly proliferative, tightly packed and elongated cells, with nuclei actively travelling to the apical side of the epithelium before each cell division. We explore how cytoskeletal properties act together with the mechanics of the surrounding tissue to control the shape of single cells embedded in the epithelium, and investigate potential mechanisms underlying the observed nuclear movements. These findings form a theoretical basis for a more detailed characterization of processes in pseudostratified epithelia. Taken together, we present a continuum mechanics description of the actomyosin cell cortex, and successfully apply it to several different cell biological processes. Combining our theory with experimental work from collaborating groups, we provide new insights into different aspects of cell mechanics.

Das Kriechen von Zellen über Oberflächen spielt eine entscheidende Rolle bei lebenswichtigen Prozessen wie der Embryonalentwicklung, der Immunantwort und der Wundheilung, aber auch bei der Metastasenbildung. Die Zellbewegung erfolgt über die Bildung einer flachen Ausstülpung der Zellmembran, des Lamellipodiums. In dieser Arbeit wird ein mathematisches Modell entwickelt, das die Bildung, Stabilität und Stärke des Lamellipodiums, sowie die Dynamik der Zellvorderkante beschreibt. Dabei werden zwei Bereiche innerhalb des Lamellipodiums unterschieden. Im Hauptteil besteht es aus einem dichten Netzwerk von Aktinfilamenten, dem sogenannten Aktingel. An der Vorderkante wachsen die Enden der Aktinfilamente durch Polymerisation und bilden einen dynamischen Grenzbereich, die semiflexible Region. Das Gleichgewicht zwischen den Filamentkräften in der semiflexiblen Region und den viskosen sowie den äußeren Kräften bestimmt die Geschwindigkeit der Zellvorderkante. Eine Stabilitätsanalyse liefert Bedingungen für die Existenz stabiler Lamellipodien. Im Parameterbereich mit Filamentdichte Null können keine stabilen Lamellipodien existieren, aber aufgrund von Anregbarkeit trotzdem vorrübergehend gebildet werden. Hier beschreibt das Modell sehr gut das in Epithelzellen gemessene aufeinanderfolgende Vorschieben und Zurückziehen von Lamellipodien. Es zeigt, dass für die Zyklen prinzipiell keine Änderung in der Konzentration von Signalmolekülen innerhalb der Zelle notwendig ist. Das Modell wird auch auf die gemessene Kraft-Geschwindigkeits-Beziehung von Fischkeratozyten angewandt. Aufgrund der guten Übereinstimmung zwischen Experiment und Simulationen wird ein Mechanismus vorgeschlagen, der die charakteristischen Merkmale der Beziehung erklärt. Es wird gezeigt, dass die gemessene Kraft-Geschwindigkeits-Beziehung ein dynamisches Phänomen ist. Eine stationäre Beziehung, die unter der Bedingung gilt, dass die Zellen einer konstanten Kraft ausgesetzt sind, wird vorhergesagt. / Many cells move over surfaces during embryonic development, immune response, wound healing or cancer metastasis by protruding flat lamellipodia into the direction of migration. In this thesis, a mathematical model is developed that describes the formation of lamellipodia, their stability, strength and leading edge dynamics. Two regions inside the lamellipodium are distinguished in the model. The bulk contains a dense cross-linked actin filament network called actin gel. The newly polymerized tips of the actin filaments form a highly dynamic boundary layer at the leading edge called semiflexible region. The balance of filament forces on the membrane in the semiflexible region with viscous and external forces determines the velocity of the leading edge. A stability analysis defines criteria for the existence of stable lamellipodia. No stable lamellipodium can exist in the parameter regime with a filament density of zero. However, due to excitability, lamellipodia can still form transiently. The measured subsequent protrusions and retractions of lamellipodia in epithelial cells are very well reproduced by the excitable behavior. The modeling results show that in principle no signaling is necessary for cycles of protrusion and retraction. Furthermore, they are fitted to the force-velocity relation of keratocytes, which has been measured by placing a flexible cantilever into the cell''s path of migration. Due to the good agreement between experiment and simulations, a mechanism leading to the characteristic features of the force-velocity relation is suggested. Moreover, properties of the structure of the stable keratocyte lamellipodium, like the length of actin filaments and the branch point density, can be concluded. It is shown that the force-velocity relation measured with the cantilever is a dynamic phenomenon. A stationary force-velocity relation is predicted that should apply if cells experience a constant force, e.g. exerted by surrounding tissue.

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Almost all animal cells maintain a thin layer of actin filaments and associated proteins underneath the cell membrane. The actomyosin cortex is subject to internal stress patterns which result from the spatiotemporally regulated activity of non-muscle myosin II motors in the actin network. We study how these active stresses drive changes in cell shape and flows within the cortical layer, and how these cytoskeletal deformations and flows govern processes such as cell migration, cell division and organelle transport. Following a continuum mechanics approach, we develop theoretical descriptions for three different cellular processes, to obtain - in collaboration with experimental groups - a detailed and quantitative understanding of the underlying cytoskeletal mechanics. We investigate the forces and cortex flows involved in adhesion-independent cell migration in confinement. Many types of cell migration rely on the extension of protrusions at the leading edge, where the cells attach to the substrate with specific focal adhesions, and pull themselves forward, exerting stresses in the kPa range. In confined environments however, cells exhibit migration modes which are independent of specific adhesions. Combining hydrodynamic theory, microfluidics and quantitative imaging of motile, non-adherent carcinosarcoma cells, we analyze the mechanical behavior of cells during adhesion-independent migration. We find that the accumulation of active myosin motors in the rear part of these cells results in a retrograde cortical flow as well as the contraction of the cell body in the rear and expansion in the front, and we describe how both processes contribute to the translocation of the cells, depending on the geometric and mechanical parameters of the system. Importantly, we find that the involved propulsive forces are several orders of magnitude lower than during adhesive motility while the achieved migration velocities are similar. Moreover, the distribution of forces on the substrate during non-adhesive migration is fundamentally different, giving rise to a positive force dipole. In contrast to adhesive migration modes, non-adhesive cells move by exerting pushing forces at the rear, acting to expand rather than contract their substrate as they move. These differences may strongly affect hydrodynamic and/or deformational interactions between collectively migrating cells. In addition to the work outlined above, we study contractile ring formation in the actin cytoskeleton before and during cell division. While in disordered actin networks, myosin motor activity gives rise to isotropic stresses, the alignment of actin filaments in the cortex during cell division introduces a preferred direction for motor-filament interactions, resulting in anisotropies in the cortical stress. Actin filaments align in myosin-dependent shear flows, resulting in possible feedback between motor activity, cortical flows and actin organization. We investigate how the mechanical interplay of these different cortical properties gives rise to the formation of a cleavage furrow during cell division, describing the level of actin filament alignment at different points on the cortex with a nematic order parameter, in analogy to liquid crystal physics. We show that cortical anisotropies arising from shear-flow induced alignment patterns are sufficient to drive the ingression of cellular furrows, even in the absence of localized biochemical myosin up-regulation. This mechanism explains the characteristic appearance of pseudocleavage furrows in polarizing cells. Finally, we study the characteristic nuclear movements in pseudostratified epithelia during development. These tissues consist of highly proliferative, tightly packed and elongated cells, with nuclei actively travelling to the apical side of the epithelium before each cell division. We explore how cytoskeletal properties act together with the mechanics of the surrounding tissue to control the shape of single cells embedded in the epithelium, and investigate potential mechanisms underlying the observed nuclear movements. These findings form a theoretical basis for a more detailed characterization of processes in pseudostratified epithelia. Taken together, we present a continuum mechanics description of the actomyosin cell cortex, and successfully apply it to several different cell biological processes. Combining our theory with experimental work from collaborating groups, we provide new insights into different aspects of cell mechanics.