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通过活细胞显微术揭示内部力导向细胞迁移

来自海洋生物实验室(MBL)的两项新研究表明,细胞在定向,获得牵引力和向特定方向迁移时如何对内力作出反应。这项研究始于MBL生理学课程的学生项目,由MBL惠特曼中心开发,发表在美国国家科学院院刊(PNAS)和本周的自然通讯杂志上。

国家心肺血液研究所的惠特曼中心科学家克莱尔沃特曼说:“如果你认为细胞是一种汽车,那么肌动蛋白就是发动机。”“电池可以坐在那里,怠速发动机。但是当整合素激活并在外部结合时,它们就像轮胎撞到路面,提供摩擦力。

哈佛大学的Timothy Springer在20世纪80年代共同发现了蛋白质的整合素家族,并在很大程度上确定了它们的激活机制,以及班加罗尔国家生物科学中心的Satyajit Mayor,该引擎开始运转。,是Waterman在项目上的主要合作者。

该团队使用由MBL副科学家Tomomi Tani和前职员科学家Shalin Mehta(现为Chan Zuckerberg Biohub)开发的荧光偏振光显微镜,以实时和高精度测量整合素在细胞表面的方向。

“用显微镜做到这一点非常了不起,”斯普林格说。“我不知道人们实际测量细胞表面分子方向的任何其他例子。”在人类细胞上发现了24种不同类型的整联蛋白。PNAS论文研究成纤维细胞整合素,而Nature Communications论文分析白细胞整合素。

“我们研究的两种整合素与整合素家族的结构差异大致相同,”Springer说,但这两种类型的细胞在被激活后,都是在细胞内肌动蛋白流动的方向上定向的。

“这是非常漂亮的基础研究,”斯普林格说。“虽然我们对溶液中高纯度的整合素有很多了解,但这项研究为我们提供了关于它们在活细胞中活化状态的具体信息。”

当她与一群学生(包括Vinay Swaminathan和Pontus Nordenfelt)开展这项研究时,Waterman正在联合指导MBL生理学课程。课程结束后,该团队增加了成员,包括Joseph Mathew Kalappurakkal和Travis I. Moore,并继续在MBL惠特曼中心合作,得到了芝加哥大学和MBL的Lillie Research Innovation Award的支持。

MBL研究总监大卫马克韦尔奇说:“MBL以其能够通过其高级课程,常驻科学家和惠特曼中心之间的沟通,以深入的跨学科专业知识召集科学团队而闻名。“在这种情况下,具有不同技能的富有洞察力的科学家 - 细胞生物学家,显微镜开发人员,计算科学家,分子建模师,蛋白质化学家 - 协同作用,揭示了细胞迁移的根本重要驱动力。”

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