“越野”模式使手机可以自由移动
受伤后,白细胞会立即从血管中转移到发炎的部位。同样,癌细胞可以产生于任何组织或器官,也可以在远离其来源的地方扩散和繁殖。其结果是:转移。
通常,生物体内的每一个细胞通过其质膜上的特定粘附受体与周围环境结合。作为通用的“胶水”之间细胞及其周围的环境,这些粘合受体或整联蛋白,如果需要保持不动,或者当细胞通过组织爬上时用作锚点,则稳定细胞。但是某些类型的细胞如何?白血细胞即使这些组织由非常明显的分子组成,也可以灵活地爬行不同的组织,这些分子不一定与粘附受体匹配?
和没有“胶水”一起移动
最近的一项研究中已经解决了谜团自然该研究由奥地利科学技术研究所(IST Austria)的迈克尔·斯特(Michael Sixt)小组和法国的合作者共同完成。结合实验和物理模型,科学家们描述了一种新的细胞运动机制,这种机制不需要与细胞外环境结合。相反,细胞利用环境的几何形状来推动自己。
在他们的实验中,生物学家使用不同类型的白细胞,从基因上消除整合素的功能,以中断细胞和细胞外环境之间的结合。而整合素是基本的生存和运动的几乎所有细胞类型,IST奥地利科学家在先前的研究中发现,白细胞可以在没有整合的情况下移动和生存。对某些人来说,同样是真的癌症细胞。
冰冷的理由吧!
为了分析允许细胞在没有粘附的情况下移动的运动机制,科学家们关注的是环境的几何形状,而不是其分子组成。他们设计了微小的细胞大小的“微流体”通道,这些通道具有不同的壁形:从完全光滑到粗糙或锯齿状的纹理。然后让细胞通过这些通道迁移,观察整合素- 当墙壁平滑且平行时,模糊的细胞无法向前移动。
该研究的第一作者、前奥地利IST博士后、目前在利物浦大学做研究的安妮·瑞克瑞斯特说:“这些细胞‘在现场运行’——就像汽车轮胎在结冰的地面上打转一样。”“然而,当细胞壁出现肿块时,细胞可以在没有整合素的情况下有效迁移。仍然携带整合素的细胞可以在粗糙和光滑的通道中同样迁移。”
正确的握把去任何地方
通过对这种“越野”细胞运动的生物力学进行更深入的实验和理论研究,Reversat等人发现了两种运动模式背后的统一力学主题:肌动蛋白(细胞骨架的丝状建筑材料)从细胞前部流向细胞尾部。这种逆行肌动蛋白流动是细胞内部的力量,一旦与环境结合,就会推动细胞体前进。力耦合可以通过整合素穿透血浆膜由此与细胞外基质连接细胞内肌动蛋白。
然而,科学家们发现,肌动蛋白不能只通过整合素偶联;它也可以在没有任何跨膜受体的情况下进行配对。Reversat说:“每当有一个突起时,逆行的水流就会产生胞内剪切力,推动沟道壁。如果两堵墙是平行的,或者隆起物相隔太远,这就行不通了。另一种观察方法是细胞通过改变形状来推动自身。毕竟,白细胞是变形虫细胞——“变形虫”在希腊语中是“改变”的意思。由于组织的精细结构在几何上非常复杂,变形虫细胞总是依靠这种运动方式。这使它们具有极强的适应性。基本上,他们可以去任何地方。”
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