当单个单元放置在水平表面上时，它不会保持静止，而是开始移动。早在1967年，英国细胞生物学家Michael Abercrombie就观察到了这种现象。从那时起，研究人员一直在蓬勃发展，以了解细胞如何实现这一壮举。众所周知：细胞形成所谓的lamellipodia - 细胞突起，不断生长和收缩 - 推动自身走向信号提示，如其他细胞产生和分泌的化学引诱剂。当这些外部信号丢失时 - 如Abercrombie的观察 - 细胞开始积极寻找它们。在这样做时，他们使用的搜索模式也可以在鲨鱼，蜜蜂或狗中观察到。它们瞬间向一个方向移动，停止，在现场摆动一段时间，然后继续向另一个方向移动。
明斯特大学(德国)的细胞动态卓越集群的研究人员现在已经解码了一个构建基块，以回答这个问题。他们发现，膜的几何形状可以触发随后的褶皱循环：机械力导致膜曲率的产生，其中识别这种几何形状的某些蛋白质聚集。反过来，这些蛋白质允许细胞形成片状伪足。“在回缩过程中产生的曲率已经预先确定了下一个lamellipodial周期的增长。这就是机制不断重新激活的原因，”生物学家Milos Galic博士解释说，他是卓越集群的初级研究组组长，也是该研究的高级作者。 。当外部信号丢失时一个单元不仅会停止并标记时间 - 它能够瞬间朝一个方向前进并有效地巡逻其环境。该研究已发表在“自然物理学”杂志上。
方法和进一步的结果
该研究的出发点是在分析显微图像时进行的令人惊讶的观察。研究人员正在研究细胞如何形成片状伪足，以及细胞的运动和形状如何变化。他们发现，lamellipodia进化的范围很广，寿命非常不同。“在数据中，我们无法识别出在片状生长和收缩中出现任何反复出现的模式，”作为主要作者进行研究的生物学家Isabell Begemann博士说，这是她博士论文的一部分。研究人员能够确定，与其他组的工作类似，随后的片状伪足延伸部位发生在细胞膜形成强曲率的任何地方。
生物学家，生物化学家和物理学家密切合作，研究这一想法。他们首先开发了生物传感器，以便在细胞膜上标记高度弯曲的部位，并通过各种高分辨率显微镜观察它们。为此，他们将荧光分子与所谓的I-BAR结构域连接起来。这些是香蕉形的蛋白质区域，其带正电的一侧结合带负电的细胞膜 - 但仅在膜弯曲时。利用这些生物传感器，研究人员能够证明曲率敏感的蛋白质在lamellipodium收缩的位置积累。一旦富集，这些蛋白质通过蛋白质肌动蛋白诱导细胞中的突出力，其触发了lamellipodium的生长。在下一步中，研究人员开发了一种重建机制的数学模型，并使用各种参数组合在计算机上进行模拟。将来自数学模型的预测与补充的实验成像数据进行比较，进一步加强了迄今为止发现的结果。
研究人员在细胞培养模型中发现了确定的运动机制存在的证据，例如来自小鼠的结缔组织细胞，来自脐带的人血管细胞以及人类免疫细胞 - 即确实是一种细胞类型。在有机体内自由移动。最后，研究人员还想知道所提出的机制对细胞运动模式的影响。“我们对I-BAR蛋白质进行了下调，使我们能够'入侵'细胞的自组织系统，”Milos Galic说。如果没有这种机制，单元仍然可以移动，但搜索区域变得非常小。与这种机制平行，当然还有其他机器交织在一起 - 但这种机制对细胞的运动模式有影响。
标签：定向细胞运动
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