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Nature:挑战常规!细胞通过力检测感知它们的环境

来源:本站原创 2017-12-28 06:24

2017年12月28日/生物谷BIOON/---在一项新的研究中,来自西班牙加泰罗尼亚生物工程研究所(IBEC)生物医学系讲师Pere Roca-Cusachs领导的一个研究团队作出一个主要的结论:细胞能够感知它们的环境的过程受到力检测(force detection)的调节。相关研究结果发表在2017年12月14日的Nature期刊上,论文标题为“Force loading explains spatial sensing of ligands by cells”。
图片来自R. Oria et al.

Roca-Cusachs说,“在这项研究中,我们确定了细胞如何以纳米精度检测分子(或配体)在它们的环境中的位置。当配体到达时,细胞会施加一个它们能检测到的力。鉴于这个力依赖于配体空间分布,这能够让细胞感知它们的环境。这相当于在黑暗中通过你的手触摸某人的脸部来识别他们的脸部。”

细胞与它们的配体(细胞微环境)之间的相互作用对维持组织功能是至关重要的,并且检测细胞环境中的变化在所有存在组织重塑(比如胚胎发育、肿瘤增殖或伤口愈合)的情形下都是至关重要的。

论文第一作者、Roca-Cusachs实验室博士研究生Roger Oria说,“根据这种细胞的力分布,它能够影响基因转录的激活,这一现象决定着哪些基因表达。”

随着深入地了解细胞如何检测它们的环境,这些研究人员证实通过改变细胞环境的条件(产生胞外基质的这些配体的硬度和分布),他们能够控制细胞的附着反应,甚至决定着细胞附着的范围。Roca-Cusachs说,这个结果可能在肿瘤过程中起着重要的作用,这是因为更大的硬度与癌基因的更强激活相关联。

这些研究人员已知道细胞能够在纳米尺度上感知空间和物理信息。事实上,人们曾认为它们能够测量距离,因此人们就已假设存在某种导致这一过程的模式分子。根据Roca-Cusachs的说法,这项研究驳斥了这一假设,这是因为它证实细胞感知它们的环境而不是观察它们的环境。

这些研究人员开发出较低硬度的凝胶基质,一层被整合素(integrin)覆盖的金纳米球图案附着到这种凝胶基质上。细胞将这些纳米球识别为配体,因此他们能够测量细胞如何调节力分布和根据它们的密度,被它们附着的配体数量。(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

Roger Oria, Tina Wiegand, Jorge Escribano et al. Force loading explains spatial sensing of ligands by cells. Nature, 14 December 2017, 552:219–224, doi:10.1038/nature24662

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