“可視化”為細(xì)胞力學(xué)研究打開新視野
日期：2011-12-02 09:16:54
當(dāng)腫瘤蔓延時(shí)，一個(gè)癌細(xì)胞是如何轉(zhuǎn)移的？細(xì)胞分裂和免疫反應(yīng)過程中，力是怎樣發(fā)生的？讓心肌細(xì)胞一致跳動(dòng)的力學(xué)機(jī)制是什么？據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報(bào)道，美國埃默里大學(xué)開發(fā)出一種使加在細(xì)胞表面的力“可視化”的新方法，讓人們能實(shí)時(shí)且詳細(xì)地直接“看到”這些力。相關(guān)論文發(fā)表在近期出版的《自然·方法學(xué)》上。
埃默里大學(xué)生物分子化學(xué)副教授卡利德·沙雷塔領(lǐng)導(dǎo)的研究小組開發(fā)出一種熒光傳感技術(shù)，使用了一種兩端經(jīng)過化學(xué)修改的靈活聚合體，一端為熒光打開傳感器，能與細(xì)胞表面的受體結(jié)合；另一端結(jié)合一個(gè)滅熒光分子。沙雷塔解釋說：“聚合體上受力時(shí)它會(huì)伸長，與另一端的距離增大，這樣熒光信號(hào)就被打開，并變得更亮。檢測熒光亮度就能確定所施加的力度。”
研究小組用表皮生長因子受體（EGFR）演示了這一技術(shù)，并繪制了EGFR在細(xì)胞內(nèi)吞作用（細(xì)胞的蛋白質(zhì)受體接受一個(gè)配體）初期產(chǎn)生的力，顯示出此過程中，細(xì)胞并非被動(dòng)地吸收配體，而是主動(dòng)地把它吸進(jìn)內(nèi)部。
細(xì)胞在它們的環(huán)境中不停地推推拉拉，以力的方式互相溝通，細(xì)胞間作用力的方式，也體現(xiàn)了其在肺部或心臟等不同組織器官中的特有結(jié)構(gòu)。要真正理解細(xì)胞運(yùn)作，必須從分子水平理解細(xì)胞的力學(xué)機(jī)制，第一步就是檢測加在細(xì)胞表面特定受體上的力。新技術(shù)能將一個(gè)分子通過整個(gè)細(xì)胞表面施加給另一個(gè)分子的力“可視化”，通過檢測細(xì)胞上的作用力，許多生化秘密將進(jìn)一步揭開。
而且新技術(shù)是非侵入式的，不用修改細(xì)胞，用一架標(biāo)準(zhǔn)熒光顯微鏡就能檢測任何單個(gè)蛋白質(zhì)或分子加于細(xì)胞表面的力，時(shí)間和空間分辨率也更高。“這一方法能用于幾乎任何受體，為研究各類細(xì)胞表面的數(shù)千種膜結(jié)合受體之間的化學(xué)和力學(xué)相互作用打開了大門。我們希望在研究生物系統(tǒng)時(shí)，檢測細(xì)胞力能成為一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)生化技術(shù)。”沙雷塔說，“繪制這種力有助于診斷并治療與細(xì)胞機(jī)制有關(guān)的疾病。比如癌細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)與正常細(xì)胞不同，如果EGFR過于活躍，就會(huì)導(dǎo)致癌癥。如果我們能理解拉扯EGFR的力怎樣改變了它的運(yùn)動(dòng)路徑，是否在癌癥中起著關(guān)鍵作用，就可能設(shè)計(jì)出針對(duì)這一過程的藥物。”
