吳聰穎課題組報道高爾基微管調(diào)控單細胞趨硬性遷移
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???? 2021年2月9日，北京大學基礎醫(yī)學院系統(tǒng)生物醫(yī)學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胞趨硬性遷移中的重要作用和調(diào)控機制。
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定向遷移是細胞運動的關(guān)鍵形式，也是對外界環(huán)境和信號的重要應答。細胞不僅響應外界環(huán)境中的化學信號，也能感知和傳導力學刺激。細胞會受基底機械性質(zhì)的影響進行趨硬性遷移（durotaxis），但其中的機制尚不明確。
研究人員首先通過微流控和光交聯(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使單細胞遷移的趨硬性喪失。進一步對不同微管群體的研究發(fā)現(xiàn)，中心體微管不影響細胞的趨硬性遷移，而破壞高爾基微管后細胞的趨硬性遷移能力喪失。
研究人員同時標記了微管末端與黏著斑，通過活細胞成像和高通量圖像分析發(fā)現(xiàn)，破壞高爾基微管會使微管末端與黏著斑的接觸頻率明顯減少。同時，高爾基微管缺失后，黏著斑總量與動態(tài)并無變化，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)控其動態(tài)，而這一過程可能在趨硬性遷移中扮演重要的角色。最后研究人員通過建立具有局部高硬度的基底體系，捕捉細胞由軟基底向硬基底的轉(zhuǎn)向過程，發(fā)現(xiàn)高爾基體具有力學響應的特征，高爾基體-細胞核的極性定位對高爾基微管排布和細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，同時高爾基微管末端接觸黏著斑并調(diào)節(jié)其動態(tài)，確保細胞進行趨硬性遷移。
?????? 北京大學基礎醫(yī)學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。北京大學系統(tǒng)生物醫(yī)學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劉鄭教授、清華大學李博副教授和北京大學孫育杰教授等的支持與合作。本研究受到國家重點研發(fā)計劃和國家自然科學基金的資助。
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原文鏈接：https://www.embopress.org/doi/10.15252/embr.202051094
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