Simulation of chemotactic migration of a crawling cell by finite elements in a two-dimensional framework

Abstract

La migración celular es un proceso presente en todas las etapas de la vida que es accionado principalmente por la dinámica del citoesqueleto de actina. Los trabajos experimentales y computacionales han sido clave para elucidar los mecanismos presentes en este fenómeno. Los primeros permiten modelar interacciones intra y extracelulares de forma realística y los segundos permiten aislar y analizar tales interacciones. En este trabajo se presenta un marco computacional capaz de copiar algunas características de la migración celular en dos dimensiones. Se consideran dinámicas membranales y citosólicas que pueden ser activadas o modificadas por señales externas. Los resultados muestran que la implementación computacional es capaz de reproducir las siguientes características fundamentales: (i) polarización en la membrana, (ii) polarización en el citosol y (iii) protusiones dependientes de actina.

Cell migration is a process ubiquitous in life that is mainly trigger by the dynamics of the actin cytoskeleton. Experimental and computational works have been key to elucidate the mechanisms underlying this phenomenon. The former allow modelling realistic interactions both at the intra and extracellular level while the later allow the isolation and analysis of such interactions. Here, we present a computational framework able to mimic some two-dimensional cell-migration features considering membrane and cytosolic activities that may be triggered by external cues. The results show that the computational implementation is able to deal with the following fundamental characteristics: (i) membrane polarisation, (ii) cytosolic polarisation, and (iii) actin-dependent protrusions.