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细胞去的地方 机械和化学线索合作引导它们

2019-01-10 11:15:52 • 来源：

活细胞通过向更高浓度的细胞移动来响应生化信号，这是过去几十年生物学家精心设计的过程。但是细胞也会随着机械力的作用而移动，例如碰到其他物体 - 虽然这个动作的细节很难理解。现在，11月7日发表在PNAS期刊上的一项新研究的结果显示，细胞使用相同的分子网络对化学和机械信号做出反应，使他们能够将潜在冲突的信号组合成一条统一的路径。研究人员表示，由于细胞运动在胚胎发育，肿瘤转移，伤口愈合以及免疫细胞对细菌和病毒的反应中至关重要，因此研究人员向科学家们迈进了一步，了解这些生物过程。

细胞去的地方 机械和化学线索合作引导它们

“在现实生活中，化学信号并非孤立地发生，”约翰霍普金斯大学艾萨克莫里斯和露西尔伊丽莎白干部胚胎学教授Peter Devreotes博士说。“我们的实验有助于解释他们如何从多个来源接收方向线索并将它们整合起来以指导他们的运动。”

Devreotes的研究团队建立在其早期的细胞运动研究基础上，以响应化学信号，这一过程称为趋化性。使用单细胞变形虫Dictyostelium discoideum，使用指状突起移动，该团队主要检查变形虫自由漂浮在烧瓶中的行为，但是Devreotes实验室的前博士后研究员Yulia Artemenko博士想要观察粘附在表面上的细胞过程，就像它们在自然环境中一样。对于这项新研究，她将一些生物放入两个盘子中，等待它们附着在表面上。然后，她在一个培养皿中添加化学提示物cAMP，然后轻轻摇动它以分配信号; 另一方面，她没有添加任何东西，但仍然摇摇欲坠。

据她所知，她惊讶地发现，两种菜肴中细胞的反应是相同的。在排除可能的错误之后，该团队开始怀疑控制盘中的细胞对流体的机械流动 - 称为剪切应力 - 与它们通常对化学线索的响应方式相同。

为了验证这一假设，研究人员将细胞置于特殊腔室中进行剪切应力，并寻找典型的趋化性反应。具体而言，他们使用显微镜分析了细胞内六种蛋白质的变化特性，发现它们遵循的定位模式等同于响应化学信号的细胞定位模式。然后，他们生物化学评估了在趋化性过程中已知具有活性的其他四种蛋白质的活性，并得到了相同的结果。

“细胞对化学信号有大约30种不同的反应，我们测试了超过三分之一的细胞，”约翰霍普金斯大学医学院细胞生物学系主任Devreotes说。“每一个看起来都像是对化学线索的反应，但实际上是对机械线索的反应 - 在这种情况下，剪切应力。”

细胞对化学信号反应的另一个标志是它的敏感性在一个循环中重复：在系统响应之前，提示必须达到一定水平，然后它在最大程度上响应，然后在它再次响应之前进入无反应的时期。Devreotes说，当受到剪切应力时，细胞表现出相同的行为。不仅如此，如果他们获得机械提示，他们对化学线索没有反应，直到无响应的时期到期。

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