研究人员发现了一种细胞在细胞核下形成“迷你肌肉”的机制
赫尔辛基大学(University of Hebob体育下注安卓版lsinki)的研究小组发现,负责骨骼肌收缩的运动蛋白肌球蛋白(motor protein myosin)如何在非肌肉细胞中发挥作用,在细胞膜内表面建立收缩结构。这是第一次看到这样的“迷你肌肉”,也被称为应激纤维,通过肌凝蛋白驱动的重组细胞中已有的肌动蛋白丝网络自发出现。细胞中这些“迷你肌肉”的组装缺陷会导致人类的多种疾病,在最严重的情况下会导致癌症进展。

一个新的发表于eLife,深入研究了应力纤维组装的核心机制,并揭示了应力纤维是如何直接在细胞皮层上构建的:细胞膜内表面的肌动蛋白丝的专门网络。这项研究是由学院教授组成的小组进行的佩LappalainenHiLIFE生物技术研究所的研究员,以及讲解员纱丽Tojkander赫尔辛基大学兽医学院的研究人员发现,肌凝蛋白脉冲可以在细胞皮层组装应激bob体育下注安卓版纤维,而肌凝蛋白脉冲以前与动物发育过程中上皮组织的形状变化有关。在这个过程中,非肌肉肌球蛋白II,一种负责肌肉收缩的蛋白质的近亲在局部和时间被招募到皮层,在那里它组织最初的网状状肌动蛋白丝网络成平行的杆状结构。这些结构随后参与肌动球蛋白束两端局性粘连的生长和成熟,最终在细胞皮层形成应力纤维(见下图)。

之前的研究我们组赫尔辛bob体育下注安卓版基大学和其他国外实验室的研究人员证明,应力纤维可以在细胞前端由含有肌动蛋白和肌凝蛋白的小前体结构产生,并且在细胞向前移动时,应力纤维在细胞后部分解。现在我们揭示了一种全新的机制,通过这种机制,应力纤维可以在细胞中形成,并为为什么‘神秘的’肌球蛋白脉冲发生在细胞皮层提供了解释,”Lappalainen评论道。

“有趣的是,我们还观察到,这种类型的应力纤维生成在细胞核下最为显著,而细胞核储存着所有的遗传信息,是我们细胞中最大的细胞器。这可能是皮质应力纤维保护细胞核或帮助细胞核与其他细胞体一起运动。”Jaakko Lehtimaki他是这项研究的主要作者。

这些新发现为应力纤维工具箱带来了一个重要的新特征。三维组织环境中的细胞很少显示应力纤维前体,这种前体通常在细胞培养皿上迁移时可见。因此,肌凝蛋白脉冲介导的组装过程使在不同环境中迁移的细胞中的收缩结构组装成为可能。因为肌凝蛋白脉冲在许多不同的细胞和组织类型中都有发现,这可能是非肌肉组织中局部力产生的普遍机制。

原文:

Lehtimäki JI, Rajakylä K, Tojkander S, Lappalainen P(2021)。通过肌凝蛋白驱动的肌动蛋白皮层重组产生应力纤维。eLife1月28日;10: e60710https://10.7554/eLife.60710

研究组网页
肌动蛋白分子机器