The microtubule-organizing center (MTOC) is reoriented between the nucleus and the leading edge in many migrating cells and contributes to directional migration. Models suggest that the MTOC is moved to its position during reorientation. By direct imaging of wound-edge fibroblasts after triggering MTOC reorientation with soluble factors, we found instead that the nucleus moved away from the leading edge to reorient the MTOC, while the MTOC remained stationary. Rearward nuclear movement was coupled with actin retrograde flow and was regulated by a pathway involving Cdc42, MRCK, myosin, and actin. Nuclear movement was unaffected by the inhibition of dynein, Par6, or PKCzeta, yet these components were essential for MTOC reorientation, as they maintained the MTOC at the cell centroid. These results show that nuclear repositioning is an initial polarizing event in migrating cells and that the positions of the nucleus and the MTOC are established by separate regulatory pathways.

Line Up for Movement The nuclei of animal cells can move to specific locations and help to polarize migrating and differentiating cells. Luxton et al. (p. 956 ; see the Perspective by Starr ) found that linear arrays of nuclear membrane proteins assembled on, and moved with, actin cables toward the rear of the cell during nuclear movement in polarizing fibroblasts. Interfering with the components of these linear arrays prevented nuclear movement and centrosome reorientation. Thus, nuclear membrane proteins assemble into actin-dependent arrays during force transduction.

In postnatal skeletal muscle, satellite cells are resident myogenic progenitors responsible for muscle growth and regeneration. A distinct population of muscle-resident stem cells that localizes in the interstitium and expresses the factor PW1 is identified. These cells are myogenic and contribute to muscle regeneration in vivo. Satellite cells are resident myogenic progenitors in postnatal skeletal muscle involved in muscle postnatal growth and adult regenerative capacity. Here, we identify and describe a population of muscle-resident stem cells, which are located in the interstitium, that express the cell stress mediator PW1 but do not express other markers of muscle stem cells such as Pax7. PW1+/Pax7− interstitial cells (PICs) are myogenic in vitro and efficiently contribute to skeletal muscle regeneration in vivo as well as generating satellite cells and PICs. Whereas Pax7 mutant satellite cells show robust myogenic potential, Pax7 mutant PICs are unable to participate in myogenesis and accumulate during postnatal growth. Furthermore, we found that PICs are not derived from a satellite cell lineage. Taken together, our findings uncover a new and anatomically identifiable population of muscle progenitors and define a key role for Pax7 in a non-satellite cell population during postnatal muscle growth.

Abstract LINC complexes are transmembrane protein assemblies that physically connect the nucleo- and cytoskeletons through the nuclear envelope. Dysfunctions of LINC complexes are associated with pathologies such as cancer and muscular disorders. The mechanical roles of LINC complexes in these contexts are poorly understood. To address this, we used genetically encoded FRET biosensors of molecular tension in LINC complex proteins of fibroblastic and epithelial cells in culture. We exposed cells to mechanical, genetic and pharmacological perturbations, mimicking a range of physiological and pathological situations. We show that LINC complex proteins experience tension generated by the cytoskeleton and act as mechanical sensors of cell packing. Moreover, the LINC complex discriminates between inductions of partial and complete epithelial-mesenchymal transitions (EMT). We identify the implicated mechanisms, which associate nesprin tension sensing with α-catenin capture at the nuclear envelope, thereby regulating β-catenin transcription. Our data thus implicate that LINC complexes are mechanotransducers that fine-tune β-catenin signaling in a manner dependent on the Epithelial-Mesenchymal Transition program.

Abstract Upon interaction with immobilized antigens B cells form an immune synapse, where actin remodeling and re-positioning of the microtubule-organizing center (MTOC) together with lysosomes can facilitate antigen extraction. B cells have restricted cytoplasmic space, mainly occupied by a large nucleus, yet the role of nuclear morphology in the formation of the immune synapse has not been addressed. Here we show that, upon activation, B cells re-orientate and adapt the size of their nuclear groove facing the immune synapse, where the MTOC sits and lysosomes accumulate. Silencing nuclear envelope proteins, Nesprin-1 and Sun-1, impairs nuclear reorientation towards the synapse and leads to defects in actin organization at this level. Consequently, B cells are unable to internalize the BCR after antigen activation. Nesprin-1 and Sun-1-silenced B cells also fail to accumulate the tethering factor Exo70 at the center of the synaptic membrane and display defective lysosome positioning, impairing efficient antigen extraction at the immune synapse. Thus, changes in nuclear morphology and positioning emerge as critical regulatory steps to coordinate B cell activation.

Abstract Wired neurons form new presynaptic boutons in response to increased synaptic activity, but the mechanism by which this occurs remains uncertain. The neuromuscular junction (NMJ) is a synapse formed between motor neurons (MNs) and skeletal muscle fibers and is critical for control of muscle contraction. Because Drosophila MNs have clearly discernible boutons that display robust structural plasticity, it is the ideal system in which to study bouton genesis. Here we show using ex-vivo and by live imaging that in response to depolarization, MNs form new boutons by membrane blebbing, a pressure-driven mechanism used in 3-D migration, but never described as a neuronal remodeling strategy. In accordance, F-actin is decreased during bouton growth (a hallmark of blebs) and we show that non-muscle myosin-II (a master regulator of blebbing) is recruited to newly formed boutons. Furthermore, we discovered that muscle contraction plays a mechanical role in activity-dependent plasticity, promoting bouton addition by increasing MNs confinement. Overall, we provide a novel mechanism by which established circuits create new boutons allowing their structural expansion and plasticity, using trans-synaptic physical forces as the main driving force. Understanding MN-muscle interplay during activity-dependent plasticity can help clarify the mechanisms leading to MN degeneracy observed in neuromuscular diseases.

O presente artigo aborda sobre o tema controle social - um conjunto de mecanismos de participação do cidadão e da cidadã na gestão das políticas. Tem como objetivo discutir a importância da participação da sociedade civil nas políticas sociais via controle social. O estudo foi de revisão bibliográfica, numa abordagem de caráter qualitativo, além disso, trata-se de uma pesquisa explicativa. Com efeito, o estudo nos revelou que o controle social é umas das formas mais efetivas da participação popular que fortalece a democracia e a cidadania, para além disso, aos mecanismos como os conselhos, os fóruns, as audiências públicas entre outros possibilitam a efetivação da intervenção popular em relação à elaboração, execução e fiscalização de ações de interesse social. Contudo, urge a construção de uma cultura popular alicerçada na participação política nestes espaços públicos.

Abstract Methodologies for culturing muscle tissue are currently lacking in terms of quality and quantity of mature cells produced. We analyse images from in vitro experiments to quantify the effects of culture media composition on mouse-derived myoblast behaviour and myotube quality. Computational modelling was used to predict an optimum media composition for culturing. Metrics of early indicators of cell quality were defined. Images of muscle cell differentiation reveal that altering culture media significantly affects quality indicators and myoblast migratory behaviours. To predict cell quality from early-stage myoblast behaviours, metrics drawn from experimental images or inferred by Approximate Bayesian Computation were applied as inputs to an agent-based model (ABM) of differentiation with quality indicator metrics as outputs. We describe cell behaviours as a set of functions of media composition to predict cell quality using the ABM. Our results suggest that culturing muscle cells in neural cell differentiation medium reduces cell-cell fusion but does not diminish cell quality and that increasing serum concentration increases myoblast fusion implying a trade-off between the quantity and quality of cells produced when choosing a culture medium. Our model provided a good prediction of experimental results for media with 5% serum provided the myoblast proliferation rate was known. Author summary Functional skeletal muscle tissue can be grown in the lab but is most useful if the constituent muscle cells behave as they would in vivo . Optimising the conditions to promote precursor muscle cell fusion and growth is therefore vital. With many different factors influencing cell growth finding optimal conditions through rounds of experimentation alone is difficult especially as we strive to complexify our cultures with multiple cell types. We created metrics quantifying mature muscle cell quality at an early stage of development and applied them to experiments with a variety of culture media compositions. Changing the concentration of serum and proportion of neuron differentiation medium produced differences in the behaviour of fusing cells and in the quality and quantity of mature cells. From these results we created phenomenological models describing the behaviour of fusing cells for any combination of serum and neuron medium concentration. We integrated these models into a multiscale agent-based computational model of cell fusion to predict cell quality and quantity through virtual experiments in an emergent fashion. Our model suggests that choosing culture media composition will involve fundamental compromises between cell quantity and quality and that cells which initially fuse quickly may produce less final yield.

Advances in single cell RNA sequencing have allowed for the identification and characterization of cellular subtypes based on quantification of the number of transcripts in each cell. However, cells may differ not only in the number of mRNA transcripts that they exhibit, but also in their spatial and temporal distribution, intrinsic to the definition of their cellular state. Here we describe DypFISH, an approach to quantitatively investigate the spatial and temporal subcellular localization of RNA and protein, by combining micropatterning of cells with fluorescence microscopy at high resolution. We introduce a range of analytical techniques for quantitatively interrogating single molecule RNA FISH data in combination with protein immunolabeling over time. Strikingly, our results show that constraining cellular architecture reduces variation in subcellular mRNA and protein distributions, allowing the characterization of their localization and dynamics with high reproducibility. Many tissues contain cells that exist in similar constrained architectures. Thus DypFISH reveals reproducible patterns of clustering, strong correlative influences of mRNA-protein localization on MTOC orientation when they are present and interdependent dynamics globally and at specific subcellular locations which can be extended to physiological systems.