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没有鞭毛也无需变形,人类白细胞通过“分子桨”来游泳

来源:前瞻网 2020-09-20 17:09





细胞进化出不同的策略来迁移和探索它们的环境。
例如,精子细胞、微藻和细菌可以在变形中游动,或者通过一种叫做鞭毛的鞭状附属物游动。
相比之下,哺乳动物体细胞是通过附着在表面和爬行来迁移的。
人们普遍认为,白细胞不附着在二维表面就不能在二维表面迁移。
此前,科学家们发现,某些被称为中性粒细胞的人类白细胞能够游泳,但没有证明其机制。
他们还发现,小鼠的白细胞可以被人工诱导去游泳。
人们普遍认为,没有鞭毛的细胞游动需要改变细胞形状,但白细胞迁移的确切机制一直存在争议。
“活细胞自主移动的能力是迷人的,对许多生物学功能来说是至关重要的,但是细胞迁移的机制仍只有部分被了解,”联合第一作者、Aix Marseille大学的研究员Olivier Theodoly博士说。
“我们的发现为变形细胞的迁移机制提供了新的线索,这是免疫学和癌症研究的一个重要课题。”
与之前的研究相比,Theodoly博士和同事们发现,人类白细胞可以在二维表面上迁移而不粘在它们上面,也可以通过一种不依赖于细胞形状变化的机制游泳。
格勒诺布尔阿尔卑斯大学(Grenoble Alpes University)科学家、该研究的联合首席作者Chaouqi Misbah博士说:“观察细胞的运动会让人产生一种错觉,认为细胞会像游泳运动员一样变形。”
“尽管白血球呈现高度动态的形状,而且似乎以蛙泳的模式游泳,但我们的定量分析表明,这些运动对推动细胞是无效的。”
取而代之的是,细胞利用跨膜蛋白质划桨,跨膜蛋白质横跨细胞膜并突出细胞外。
膜的踏车运动——细胞表面的向后运动——推动白细胞在固体或液体环境中迁移,无论有无粘附。
然而,细胞膜并不像一台均匀的跑步机那样运动。
一些跨膜蛋白与肌动蛋白微丝相连,这些微丝构成细胞骨架的一部分并收缩以允许细胞移动。
肌动蛋白细胞骨架被广泛认为是推动细胞爬行的分子发动机。
新的发现表明肌动蛋白结合的跨膜蛋白会划动并推动细胞前进,而自由扩散的跨膜蛋白会阻碍细胞游动。
作者提出,持续的划水是由肌动蛋白驱动的外部踏车运动和肌动蛋白结合的跨膜蛋白通过囊泡运输的内部循环结合而成。
具体来说,位于细胞后部的划动的蛋白被包裹在一个囊泡内,囊泡从细胞膜上挤压下来,然后被运输到细胞前部。
相比之下,非划动的跨膜蛋白被挑选出来,并且不进行这种通过囊泡运输的内部循环过程。
“细胞膜的循环利用被研究细胞内膜泡运输的研究小组深入研究,但几乎没有考虑到它在运动中的作用,”Theodoly博士说。
“这些蛋白质分选和运输的功能对于游泳来说似乎非常复杂。”
“让我们自己惊讶的是,我们的调查跨越了微生物物理学和膜泡运输生物学这样遥远的领域。”
一篇关于这一发现的论文发表在《生物物理杂志》上。(生物谷Bioon.com)
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