Chiaro生物納米壓痕儀測(cè)量細(xì)胞邊界的彈性

機(jī)械穩(wěn)定性是上皮細(xì)胞片層的基本特性。它在很大程度上由皮質(zhì)細(xì)胞骨架緊密結(jié)合的細(xì)胞-細(xì)胞粘附位點(diǎn)決定。粘附連接相關(guān)的收縮性肌動(dòng)球蛋白系統(tǒng)和橋粒錨定角蛋白中間絲系統(tǒng)之間的密切串?dāng)_對(duì)于上皮力學(xué)的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)具有決定性意義。

來(lái)自亞琛工業(yè)大學(xué)(RWTH Aachen University)的Rudolf E. Leube團(tuán)隊(duì)，為了研究機(jī)械應(yīng)力是否以及通過(guò)何種方式影響結(jié)塑性，滅活人角質(zhì)形成細(xì)胞(HaCaT)和犬腎細(xì)胞(MDCK)中的肌動(dòng)肌蛋白系統(tǒng)，并監(jiān)測(cè)了橋粒蛋白周轉(zhuǎn)的變化。相關(guān)研究結(jié)果在《Frontiers in Cell and Developmental Biology》雜志上以題目"Cortical tension regulates desmosomal morphogenesis"的文章發(fā)表。

Chiaro納米壓痕儀(Optics11 Life, Netherlands)安裝在倒置顯微鏡上，測(cè)量細(xì)胞邊界處的彈性力學(xué)特性。所有實(shí)驗(yàn)均在加入對(duì)硝基-布比他汀或?qū)φ张囵B(yǎng)基后30-90 min內(nèi)，在37°C的培養(yǎng)室中進(jìn)行。探針懸臂放置在給定細(xì)胞集落邊緣的兩個(gè)扁平細(xì)胞之間的邊界上，選擇Hertz模型來(lái)處理數(shù)據(jù)擬合載荷-壓痕曲線。

結(jié)果表明，對(duì)硝基-布比他汀對(duì)肌球蛋白II的部分抑制導(dǎo)致細(xì)胞彈性模量降低，并在形成新生橋粒的區(qū)域減少橋粒蛋白周轉(zhuǎn)，并且在較低程度上，在存在更大、更成熟的橋粒的區(qū)域。

橋粒蛋白受到的影響不同：橋粒斑塊蛋白橋粒蛋白橋粒蛋白I(DspI)和跨膜鈣粘蛋白橋粒芯蛋白2(Dsg2)的周轉(zhuǎn)率顯著降低。另一種橋粒鈣粘蛋白橋粒膠蛋白2(Dsc2)的周轉(zhuǎn)在測(cè)試條件下沒(méi)有顯著改變。同樣，粘附連接相關(guān)的E-鈣粘蛋白的周轉(zhuǎn)不受低劑量對(duì)硝基-布比他汀的影響。低劑量乳桿菌素B處理抑制肌動(dòng)蛋白聚合和Y-27632處理抑制ROCK驅(qū)動(dòng)的肌動(dòng)肌蛋白收縮性也誘導(dǎo)橋粒DspI周轉(zhuǎn)率顯著降低。

綜上所述，皮質(zhì)力平衡的變化會(huì)影響橋粒的形成和生長(zhǎng)。此外，它們差異調(diào)節(jié)橋粒蛋白周轉(zhuǎn)，導(dǎo)致橋粒組成發(fā)生變化。這些觀察結(jié)果可作為迄今為止未知的橋粒機(jī)械傳感和機(jī)械反應(yīng)途徑響應(yīng)力平衡改變的證據(jù)。

doi: 10.3389/fcell.2022.946190