李戎研究組：移動的細胞

日期：2012-04-13 08:30:02

細胞運動向前伸出絲狀偽足(Filopodia)和板狀偽足(Lamellipodia)——這是通過肌動蛋白微絲的分支網絡，或者捆綁支持的細胞質片狀或者棍狀形成的結構。來自斯托瓦斯醫學研究所的研究人員近期發表了題為“The Arp2/3 complex is required for lamellipodia extension and directional fibroblast cell migration”的文章，發現缺乏功能性偽足的細胞仍然能高效運動，但是卻不能再按照軌道來運動了。這一研究成果公布在the Journal of Cell Biology在線版上。

領導這一研究的是斯托瓦斯醫學研究所的李戎教授，這位華裔女科學家的教育背景幾乎都是在數一數二的高校中完成：1988年畢業于耶魯大學，1992年加州大學舊金山分校獲得博士學位，之后到加州大學伯克利分校進行博士后研究，1994年進入哈佛醫學院。其研究組主要聚焦于細胞動態的研究，曾發表多篇重要的成果，生物通也曾對其進行過采訪：李戎研究組：我們研究的是細胞“動態”。

對于這一最新成果，她表示，“這項工作證明一種稱為Arp2/3復合物的肌動蛋白聚合因子，在肌動蛋白纖維樹突狀排列形成方面扮演了重要角色，而后者構成了板狀偽足的結構骨架，并且有助于推動細胞向前移動?！?/SPAN>

許多細胞類型都能在組織周圍運動，比如神經細胞能遷移到最終目的地，免疫細胞則伺機捕獲侵入的病原體，成纖維細胞能被召入到傷口處，還有癌細胞能從原發腫瘤處侵襲到其它部位。這些細胞都是通過不斷修改肌動蛋白骨架，利用肌動蛋白纖維向前推進。

這篇文章發現了Arp2/3復合物在其中扮演的關鍵角色，這是一個包含7個次單元的蛋白質，專門調控肌動蛋白細胞骨架。其中Arp2與Arp3屬于肌動蛋白相關蛋白（Actin-Related Proteins），能對微絲進行核化（nucleation）。整個復合體則能夠與微絲結合，并且使促使新的微絲生成。

當存在純肌動蛋白聚合物時，延伸主要傾向于核化，形成長細纖維，定位在偽足上的Arp2/3復合物能幫助構建肌動蛋白纖維網絡，通過啟動分支過程形成偽足?！暗悄壳斑€不清楚是否Arp2/3復合物對于偽足形成是否是必需的，以及這一復合物如何影響細胞運動的機理”，李教授說。

研究人員采用了與之前不同的實驗方法——之前多采用RNA干擾技術，來減少Arp2/3復合物濃度進行分析，但這得到了相互矛盾的結論，李戎教授與她的同事則對Arp2/3復合物進行遺傳干擾，分析成纖維細胞運動中Arp2/3復合物的功能。

這項研究首次利用敲除小鼠，以及分化小鼠胚胎干細胞來分析Arp2/3復合物在成纖維細胞運動中的功能。

李戎研究組曾多次獲得細胞運動研究的新成果，比如今年他們發表文章，發現了酵母中的一種酶能開啟一種特殊機制，推動磷脂（phospholipids）分子從細胞外翻轉到細胞內來，而且研究人員發現這種精細復雜的機制不僅僅存在于酵母中，哺乳動物也存在。這就為探索細胞極性發生的機制打開了新的一扇窗，也將有助于解析肝臟細胞如何產生極性，以及在疾病中的作用機制。

這項研究提出了解析這一過程的一個重要機制，細胞膜內的一種分子——Cdc42扮演了重要的調控作用，在一個非極性細胞中，Cdc42隨機的分布在細胞膜上和細胞內，而當被激活的時候，這一分子就會刺激細胞骨架微絲的形成，從而引導自由懸浮的Cdc42聚集到細胞膜上Cdc42所在之處。細胞膜上某些部分的Cdc42就比其它地方更多了，微絲就能開啟這一過程，最終細胞會在Cdc42高濃度處進行出芽。