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分子抑制使细胞运动

2019-09-16 72粘菌粘液霉菌

研究背景

为了对环境的变化做出反应,个体细胞,包括一些组成复杂有机体的细胞,需要移动。这可以通过使用伪足来推动自己来实现。尽管这个系统存在于许多不同的物种中,但控制它并使细胞向特定方向运动的机制尚未完全阐明。

在最近发表在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上的一项研究中,大阪大学(Osaka University)的研究人员揭示了一种粘菌:粘液霉菌的生物体中的细胞是如何在其外膜中建立两个分子的极化分布的。这两个分子只在细胞的不同端部定位,导致只在一个细胞端组装形成伪足的机制。这确保了一个单向的力量,从伪足用于推动细胞,使定向细胞运动。

分子抑制使细胞运动

研究内容

研究人员使用了许多单细胞和单分子实验方法来分析粘液霉菌中的PIP3和PTEN分子,并确定它们的极化分布是如何产生的。首先,他们发现当PTEN从细胞中缺失时,PIP3分布在整个细胞膜上,导致多个伪足产生。这进而阻止了细胞的运动。他们还量化了PIP3和PTEN的水平,以及它们的具体细胞分布,表明它们只分布在膜上的不同区域,它们之间有一个清晰的边界。

“我们的发现表明PTEN和PIP3在细胞中起着超敏开关的作用,”作者Masahiro Ueda说。“PTEN和PIP3的存在意味着它们相互抑制,阻止细胞在不同的末端形成伪足。这是一种非常有效的方法,可以确保细胞只朝一个方向产生推进力,避免能源浪费。”

鉴于PTEN和PIP3在从粘菌到哺乳动物的一系列生物体中似乎发挥着类似的功能,这些发现可以解释许多物种的细胞运动。具有两个相互抑制分子的正反馈回路的设置也可能在其他信号通路中发挥作用,因为它能够高效地实现不同状态之间的超灵敏切换。

分子抑制使细胞运动

研究意义

“我们的工作也暗示了这个系统可能如何运作,以促进细胞的生存能力,”主要作者Satomi Matsuoka说。“例如,当化学吸引以特定的浓度梯度存在时,它会导致细胞膜中富含PIP3的区域相对于梯度进行定向,从而诱导向梯度方向推进。通过这种方式,细胞被自动诱导向或远离环境中的刺激物和有毒化学物质。”

分子抑制使细胞运动

引用

Osaka University. "Molecular inhibition gets cells on the move." ScienceDaily. ScienceDaily, 8 November 2018.
www.sciencedaily.com/releases/2018/11/181108105934.htm.

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