光镊技术研究小鼠细胞膜力学特性

【作者】 吴建光； 陈晨； 朱敏生； 李银妹；

【机构】 中国科学技术大学物理系； 南京大学模式动物研究所；

【摘要】 细胞膜的力学特性是区别于生物膜生物化学特性的重要特性之一。细胞通过细胞膜组成成分的变化以及其力学特性的变化来调节诸如细胞迁移(Cell migration)、变形、胞吐(Exocytosis)、胞吞(Endocytosis)等行为,但是由于研究手段和方法的限制,这种调节机制在细胞生物学研究领域还未被广为认知。测量细胞膜弹性是研究膜力学特性的基本手段之一,光镊是细胞膜弹性测量的重要工具。光镊具有非接触、无损伤的优点,特别是其纳米位移及皮牛顿操控力的精度是其他方法所无法比拟的。实验中,通过对小鼠肠内侧平滑肌组织细胞进行基因敲除(Gene knockout),特异性地使一个涉及调节细胞内肌动球蛋白(Actomyosin)骨架系统的基因沉默表达,然后分别原代培养了该基因敲除前后的平滑肌细胞,并且证实了两者在细胞迁移等细胞生物学特性上差异显著。利用光镊操纵粘附在细胞膜表面的聚苯乙烯微球远离细胞,拉伸细胞膜,测量细胞膜弹性行为。发现基因敲除前后膜弹性差别较大。由此可证实该基因对于基于膜骨架系统的膜张力的调节作用,推测细胞膜弹性张力的变化会调控细胞迁移等生物学特征。本研究提供了一条新的途径来阐明细胞膜力学特性变化调节细胞迁移等细胞生物学行为的机制。更多还原