Interna krafter som styr cellmigrering upptäcks av levande cellmikroskopi

Shanghai – vem styr ditt liv? (Maj 2019).

Anonim

Hur flyttar cellerna i en viss riktning i kroppen - går till ett sårområde och reparerar det, till exempel, eller jagar infektiösa bakterier och dödar det?

Två nya studier från Marine Biological Laboratory (MBL) visar hur celler svarar på inre krafter när de orienterar, erhåller dragkraft och migrerar i en specifik riktning. Forskningen, som började som ett studentprojekt i MBL Physiology Course och utvecklades i MBL Whitman Center, publiceras i Proceedings of National Academy of Sciences (PNAS) och denna vecka i Nature Communications.

Båda dokumenten fokuserar på aktivering av integriner, proteiner som tillåter celler att fästa i sin yttre miljö och svara på signaler som kommer från andra celler. Integrins är transmembrane proteiner: del ligger på cellytan och en del ligger inuti cellen. Med hjälp av ett mikroskop som uppfanns vid MBL visade upphovsmännen att när integriner unfurl från cellytan och binder extracellulärt, riktar de samtidigt i samma riktning som en kraft inuti cellen (aktin retrograd flöde).

"Om du tänker på en cell som bil är aktinflödet motorn", säger Clare Waterman, en Whitman Center Scientist från National Heart, Lung and Blood Institute. "Cellen kan sitta där, tomgång sin motor. Men när integrinerna aktiverar och binder utåt, är de som däcken som slår på vägen, vilket ger friktion. Motorn går i växel och bilen rör sig."

Timothy Springer av Harvard University, som samtäckte proteintrinets integrin på 1980-talet och i stor utsträckning har definierat sin aktiveringsmekanism och Satyajit Mayor från National Center for Biological Sciences, Bangalore, var huvudansvariga med Waterman på projektet.

Teamet använde ett fluorescenspolariserat ljusmikroskop utvecklat av MBL Associate Scientist Tomomi Tani och tidigare personalforskare Shalin Mehta (nu hos Chan Zuckerberg Biohub) för att mäta i realtid och med hög precision - orienteringen av integrinerna på cellytan.

"Det är ganska anmärkningsvärt att du kan göra det med ett mikroskop, " säger Springer. "Jag känner inte till några andra exempel där människor faktiskt har mätt orienteringen av en cellytmolekyl."

Det finns 24 olika typer av integriner som finns på mänskliga celler. PNAS-pappret studerar ett integrin på fibroblastceller medan Nature Communications papperet analyserar ett integrin på vita blodkroppar.

"De två integrinerna vi arbetade på var ungefär lika strukturella som du kan få i integrinfamiljen", säger Springer, men båda typerna, när de aktiveras, är orienterade i en riktning dikterad av intracellulärt aktinflöde.

"Det här är verkligen vacker grundforskning, säger Springer. "Medan vi visste mycket om mycket renade integriner i lösning, ger denna forskning oss specifik information om deras aktiveringstillstånd i levande celler."

Waterman co-regisserade MBL Physiology Course när hon initierade denna forskning med en grupp studenter, bland annat Vinay Swaminathan och Pontus Nordenfelt. Efter avslutad kurs lade laget till medlemmar, inklusive Joseph Mathew Kalappurakkal och Travis I. Moore, och fortsatte att samarbeta i MBL Whitman Center med stöd från ett Lillie Research Innovation Award från University of Chicago och MBL.

"MBL är känt för sin förmåga att sammankalla vetenskapliga grupper med djupt tvärvetenskaplig kompetens, trots kommunikationen som strömmar mellan sina avancerade kurser, dess inhemska forskare och Whitman Center", säger David Mark Welch, MBL: s forskningschef. "I detta fall insiktfulla forskare med väldigt olika kompetens-cellbiologer, mikroskoputvecklare, beräkningsforskare, molekylärmodeller, proteinkemister som synergiseras för att avslöja en grundläggande drivkraft för mobil migration."

menu
menu