吳聰穎課題組報(bào)道高爾基微管調(diào)控單細(xì)胞趨硬性遷移
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???? 2021年2月9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EMBO Reports在線發(fā)表文章“The Golgi microtubules regulate single cell durotaxis”, 揭示了高爾基微管這一特殊的微管組分在單細(xì)胞趨硬性遷移中的重要作用和調(diào)控機(jī)制。
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定向遷移是細(xì)胞運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵形式，也是對(duì)外界環(huán)境和信號(hào)的重要應(yīng)答。細(xì)胞不僅響應(yīng)外界環(huán)境中的化學(xué)信號(hào)，也能感知和傳導(dǎo)力學(xué)刺激。細(xì)胞會(huì)受基底機(jī)械性質(zhì)的影響進(jìn)行趨硬性遷移（durotaxis），但其中的機(jī)制尚不明確。
研究人員首先通過(guò)微流控和光交聯(lián)體系建立了具有硬度梯度的聚丙烯酰胺凝膠體系。利用這一體系，研究者發(fā)現(xiàn)破壞微管骨架而非分枝狀微絲會(huì)使單細(xì)胞遷移的趨硬性喪失。進(jìn)一步對(duì)不同微管群體的研究發(fā)現(xiàn)，中心體微管不影響細(xì)胞的趨硬性遷移，而破壞高爾基微管后細(xì)胞的趨硬性遷移能力喪失。
研究人員同時(shí)標(biāo)記了微管末端與黏著斑，通過(guò)活細(xì)胞成像和高通量圖像分析發(fā)現(xiàn)，破壞高爾基微管會(huì)使微管末端與黏著斑的接觸頻率明顯減少。同時(shí)，高爾基微管缺失后，黏著斑總量與動(dòng)態(tài)并無(wú)變化，但面積增加且聚合與解聚速率降低。以上結(jié)果揭示了高爾基微管特異性地接觸黏著斑并調(diào)控其動(dòng)態(tài)，而這一過(guò)程可能在趨硬性遷移中扮演重要的角色。最后研究人員通過(guò)建立具有局部高硬度的基底體系，捕捉細(xì)胞由軟基底向硬基底的轉(zhuǎn)向過(guò)程，發(fā)現(xiàn)高爾基體具有力學(xué)響應(yīng)的特征，高爾基體-細(xì)胞核的極性定位對(duì)高爾基微管排布和細(xì)胞遷移的方向性可能起到重要作用。綜上所述，本研究提出了一種調(diào)控單細(xì)胞趨硬性遷移的高爾基體-高爾基微管-黏著斑模式，在硬度梯度基底上，高爾基體形成朝向前部的極性定位，同時(shí)高爾基微管末端接觸黏著斑并調(diào)節(jié)其動(dòng)態(tài)，確保細(xì)胞進(jìn)行趨硬性遷移。
?????? 北京大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院容穎雪博士和楊文忠博士研究生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為本文通訊作者。該工作還受到武漢大學(xué)劉鄭教授、清華大學(xué)李博副教授和北京大學(xué)孫育杰教授等的支持與合作。本研究受到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和國(guó)家自然科學(xué)基金的資助。
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原文鏈接：https://www.embopress.org/doi/10.15252/embr.202051094
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