分子阻尼器张力探针在细胞-整合素加载速率研究中的应用

目的整合素作为细胞表面的一种重要受体,其与细胞外基质的相互作用对细胞的黏附、迁移、增殖等生理过程至关重要。然而,目前对整合素在这些过程中的动态行为和力学特性的认识仍然有限。本文将介绍一种基于分子阻尼器的DNA张力探针,通过该探针能够估测细胞-整合素在细胞外基质上的加载速率。方法制备了含有一种分子阻尼器FL蛋白的DNA张力探针。使用该探针,通过荧光显微镜采集细胞二维平面的荧光信号,得到了3T3L1细胞和鱼鳞表皮细胞的力学图谱。并且,估算了不同细胞作用下,细胞-整合素的加载速率。结果带有和不带有FL的DNA张力探针对3T3L1细胞都能产生明显的信号响应,而对于具有较快爬行速度的鱼鳞表皮细胞时,不带有FL的探针信号明显,而带有FL的探针信号显著降低。结果表明,FL在整个探针中呈现了类似分子阻尼器的作用。将两种细胞的荧光亮度数据进行定量分析,并结合已报道的DNA和FL单分子力学文献结果,计算出细胞-整合素的加载速率也存在变化,加载速率从3T3L1细胞的约1800p N/s变成了鱼鳞表皮细胞的约2310p N/s。结论制备了一种带有分子阻尼器的DNA张力探针。使用该探针,开展了对不同细胞力学图谱的研究,并且估算出了不同细胞作用下,细胞-整合素的加载速率的变化情况。

整合素以纳米级分辨率感知配体高度

目的整合素是细胞膜上的力敏感受体,可以将细胞外基质的力通过细胞骨架传递到细胞核,在促进细胞黏附、铺展等方面发挥重要作用。前人研究表明,当整合素配体之间的间距小于70 nm时,整合素会形成簇以实现细胞的稳定黏附。这种空间传感特性表明整合素会根据配体距离的变化动态调整其自身组织形式。在细胞外基质中,整合素配体不仅在水平间距有变化,而且在垂直高度上也会发生变化。因此,本研究旨在探究整合素是否可以感知配体的高度变化。方法利用双链DNA片段开发了高度探针试剂盒,分别表示为1-bpp、18-bpp、24-bpp和30-bpp,长度范围为0.5~10 nm。随后,将3T3细胞和鱼鳞表皮细胞接种到探针表面并观测。使用Nikon Ti2E显微镜捕获整合素力信号,Mat Lab软件分析力信号强度。结果通过比较不同的探针组合,发现均表现出了相同的趋势,即较高的探针获得更多的断裂力信号。并且,整合素的高度灵敏度估计在1~2 nm范围内。低运动细胞和高运动细胞(如鱼鳞表皮细胞)都表现出这种高度偏好。利用blebbistatin抑制肌球蛋白后,发现不同高度配体的断裂力信号发生了改变,表明细胞骨架调节整合素配体高度的偏好性。结论新型纳米传感器能够检测整合素配体的高度差异,有助于了解细胞黏附的复杂性。