Science：监测活细胞命运决定机制的新方法

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Science：监测活细胞命运决定机制的新方法4 D, d8 t# J* ]3 \3 o6 L
2013-05-27 来源：生物360 作者：koo  
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细胞并不是“独行侠”，它们会彼此“交流”。细胞的许多功能都是由环境中的信号激活，包括细胞增殖、细胞粘附、干细胞分化为不同细胞类型、以及白细胞迁移去抵抗感染等等。这是一种分子水平的双向通讯，细胞既接受信号，也同时释放信号。
3 k" ]7 F& L$ W! u5 U9 F当特定分子与贯穿细胞膜的受体结合后，会使受体激活从而引发一系列级联反应。科学家们已经对这一机制进行了广泛的研究。8 x- a2 R* {- q+ j1 V
近日，伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校（University of Illinois at Urbana-Champaign）与霍华德•休斯医学研究所（Howard Hughes Medical Institute）的研究人员合作开发出了一种巧妙的新方法，首次测定了将功能调节信号传递进入细胞所需的分子力，能够用来检测受体与配体之间的单分子相互作用，相关研究论文刊登在了近期出版的《科学》（Science）杂志上。8 [4 U& a& t8 F& z
研究人员指出，这一方法可以广泛应用于干细胞、癌症、感染性疾病和免疫学研究等领域。
, D  ?6 r1 o. f1 B% S+ d该方法被称为：TGT（tension gauge tether）。科学家可以通过这种方法，分析配体激活细胞受体时的单分子相互作用，确定上述作用所需的分子力。研究人员利用 TGT 技术对整合素 integrin 进行了研究， integrin 是位于细胞膜上的受体蛋白，当配体分子与之结合后， integrin 就会激活并介导细胞粘附。: c9 L4 e6 V- H1 b8 t) {
研究人员将 DNA 链作为拴在配体分子上的绳索，并用这样的配体与 integrin 结合，在 TGT 系统中只有 DNA 链不断裂才能激活细胞粘附。他们利用 DNA 双螺旋的构造特点对 DNA 绳索作出调整，得到了一系列能耐受不同张力水平的 DNA 链。
; Z7 J/ b* [3 E; N" @" y% K0 K$ J研究人员表示，这就像是在钓鱼，如果鱼能拉断30磅鱼线但拉不断 40 磅鱼线，就可以判断它的力量在 30¬40 磅之间。研究人员将这一策略应用到分子张力的检测中。在哺乳细胞内，配体激活细胞膜蛋白 integrin 时，需要一定的力。研究人员用能承受不同拉力的 DNA 绳索将配体分子固定在一个表面，当 integrin 与配体结合后，绳索会受到拉力。研究人员可以通过观察细胞的粘附状态，来判断配体是否使受体激活，并确定激活时 DNA 绳索所受的力。
3 N4 X0 D6 i. G, n9 ^7 }( t单分子相互作用是很难监测的，因此研究人员需要通过观察细胞行为，来判断受体的激活情况。研究显示，配体使受体 integrin 激活，需要约 40 pN 的力。2 N4 |* T; }- w$ G
研究人员表示，该方法可以帮助人们确定，让活细胞按要求行动所需的单分子力，而这将有助于解决一些难以治疗的疾病。癌细胞和干细胞的行为都受到环境的控制，因此在力学基础上理解和操纵分子通讯，将为相关疾病的治疗带来重要启示。
8 Q; l/ H9 u- Y9 y/ ?研究人员希望 TGT 方法可以广泛应用在细胞分化、癌转移、免疫学和感染疾病的研究中。
3 k! V# M2 [1 A" i6 B4 b原文检索：
" m" p( j' N5 ?Xuefeng Wang, Taekjip Ha. Defining Single Molecular Forces Required to Activate integrin and Notch Signaling. Science 24 May 2013; DOI: 10.1126/science.1231041' m8 ?$ U( u5 N: d5 Z, y  R. L0 x
•        期刊SCIENCE! s/ [0 y2 k+ ^3 C+ X
•        研究机构UNIVERSITY OF ILLINOIS AT URBANA-CHAMPAIGNHOWARD HUGHES MEDICAL INSTITUTE9 `8 e3 j3 z- d
•        标签SCIENCE活细胞命运分子力调节信号- h( i+ k6 {0 y6 S

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求原文. l* n6 I: I1 @
现在对细胞粘附的最低要求很有兴趣