吳聰穎團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)液-液相分離過程參與黏著斑動態(tài)調(diào)控的新機(jī)制
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2021年4月22日，北京大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)研究所吳聰穎課題組在Developmental Cell在線發(fā)表文章“LIMD1 phase separation contributes to cellular mechanics and durotaxis by regulating focal adhesion dynamics in response to force”,揭示了LIMD1蛋白通過相分離調(diào)控黏著斑成熟、機(jī)械力信號轉(zhuǎn)導(dǎo)以及細(xì)胞趨硬性遷移等過程。
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黏著斑作為細(xì)胞與胞外環(huán)境互作的重要細(xì)胞結(jié)構(gòu)，其受力后的成熟過程一直備受關(guān)注。黏著斑的成熟涉及近千種蛋白質(zhì)的迅速富集，目前現(xiàn)有模型均不足以解釋這一過程中的蛋白質(zhì)組織與動態(tài)調(diào)控過程。
研究人員利用具有不同剛度的水凝膠體系結(jié)合熒光成像技術(shù)，證明了LIMD1存在機(jī)械力敏感的黏著斑定位。通過體外實(shí)驗(yàn)結(jié)合光遺傳學(xué)方法，研究人員證明了LIMD1在細(xì)胞內(nèi)源表達(dá)水平即可在黏著斑位置發(fā)生相分離，選擇性地募集晚期黏著斑蛋白如Zyxin、TRIP6等。隨后，研究人員重點(diǎn)探究了LIMD1相分離的細(xì)胞生物學(xué)功能。對黏著斑進(jìn)行動態(tài)成像并分析發(fā)現(xiàn)，LIMD1相分離影響細(xì)胞鋪展過程以及黏著斑壽命。同時(shí)膠原收縮實(shí)驗(yàn)和牽引力顯微鏡結(jié)果證明了LIMD1相分離可以調(diào)控細(xì)胞對基質(zhì)施加收縮力的情況。此外，利用具有剛度梯度的基質(zhì)體系，研究人員還發(fā)現(xiàn)LIMD1相分離能夠影響細(xì)胞的趨硬性運(yùn)動。
最后，研究人員探索了機(jī)械力信號對LIMD1相分離的調(diào)控。利用持續(xù)活化和失活的Vinculin突變體，研究人員提出了機(jī)械力信號通過活化并打開Vinculin蛋白的自抑制構(gòu)象來調(diào)控LIMD1相分離的機(jī)制。
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LIMD1響應(yīng)機(jī)械力信號發(fā)生相分離介導(dǎo)黏著斑成熟
綜上所述，本研究創(chuàng)新地將液-液相分離的概念引入到黏著斑調(diào)控過程，證明了黏著斑蛋白LIMD1可以在機(jī)械力信號的調(diào)控下發(fā)生相分離，進(jìn)而調(diào)控黏著斑成熟、細(xì)胞機(jī)械力轉(zhuǎn)導(dǎo)及趨硬性遷移等過程。本研究為黏著斑動態(tài)調(diào)控提供了新的研究思路，也為液-液相分離賦予了新的細(xì)胞生物學(xué)功能。
北京大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院博士研究生王源和張春蕾為論文的共同第一作者。北京大學(xué)系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)研究所吳聰穎研究員和北京大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院優(yōu)博培育計(jì)劃梁令博士為本文的共同通訊作者。該工作還受到北京大學(xué)生物醫(yī)學(xué)前沿創(chuàng)新中心孫育杰教授和清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院李丕龍研究員等的支持與合作。
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原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.devcel.2021.04.002
?? （基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院）
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