细胞力学可视化技术揭示机械力调控巨噬细胞吞噬过程

【作者】 胡钰茹； 李洪云； 陈伟； 刘郑；

【机构】 武汉大学高等研究院；

【摘要】 巨噬细胞通过吞噬作用来清除外源微生物或细胞碎片等物质的过程对于维持机体正常生理功能具有重要意义,这一功能的精密调控涉及到一系列激活或抑制信号,其中一些化学信号如IgG等在其中的作用已经被逐渐揭示,然而,目前对另外一种对于巨噬细胞生理活动具有重要意义的信号——机械力信号在吞噬反应中所扮演的角色仍知之甚少。伪足小体(Podosome)是存在于巨噬细胞内的一种具有机械敏感性的黏附结构,主要由核心的肌动蛋白束以及环绕在外周的整合素等黏附相关蛋白组成,形成与细胞膜垂直的突出结构。Podosome参与了巨噬细胞的众多生理活动过程,近年的研究报道在调理素介导的吞噬过程中,吞噬杯上也存在podosome类似结构,暗示着podosome参与了吞噬的调控。在本工作中,我们使用课题组近期报道的一种基于DNA结构的分子力学可视化技术来测量在IgG调理下细胞吞噬杯中podosome上整合素介导的机械力的动态变化过程,这一技术克服了传统牵引力显微术的空间分辨率及力学分辨率的限制问题。我们的发现进一步揭示了podosome介导的机械力在吞噬过程中的力学特征,绘制了2D环境下吞噬杯上的机械力学图谱,并在此基础上从内部分子和化学信号的角度探讨了影响巨噬细胞锚定力的因素,发现位于吞噬杯中的podosome除是一种粘附结构外,还可以起到物理分隔屏障的作用。这一结果为揭示podosome机械动态结构和深入研究其在巨噬细胞的功能提供了新依据。更多还原