仿生SUN力传递的活细胞核张力FRET探针开发与应用

目的细胞核力学在生理和病理过程中发挥至关重要的作用,细胞核力学却难以测量。为此,本研究的目的在于开发一种能用于定量和可视化活细胞核力学传递的工具。方法根据FRET生物探针的设计原理,以公认的负责力学传递的LINC复合物中SUN蛋白为模型分子,开发了一种基于FRET的细胞核张力传感器(Nuclear Tension Sensor,Nu TS)。随后验证了Nu TS对细胞收缩性、LINC复合物完整性、ECM硬度以及细胞核形变(整体和局部)的响应,并利用Nu TS考察了细胞铺展、细胞核变形、细胞迁移以及胚胎发育或组织成熟过程中的细胞核力学特性。结果细胞收缩性降低可以减小细胞核受力,完整的LINC复合物有利于细胞核受力;与软基底相比,细胞核在硬基底表面受力更大;高渗条件使细胞核受力降低而低渗条件使细胞核受力增加;Nu TS对局部力学刺激过程中细胞核力学变化也具有快速而灵敏的响应。细胞核受力在细胞黏附铺展过程中会逐渐增大;而在细胞迁移过程中,相对于尾端,细胞核前端受力更大。体内实验表明,在斑马鱼胚胎中,不同部位的脊索组织及其成熟过程均呈现不同的细胞核力学特性。结论本研究开发的Nu TS可以快速灵敏地测量和动态可视化细胞核力学变化,为监测生理或病理过程中细胞核力学变化提供了一种可能。