研究人員闡明了胚胎細(xì)胞和組織對力的反應(yīng)
累積的證據(jù)表明,體力在受精動物卵的各種發(fā)育過程中起著重要作用。在胚胎發(fā)生期間,多種細(xì)胞群主動遷移并改變它們的位置,產(chǎn)生影響周圍組織特性的各種類型的力(例如,牽引力,壓縮力)。這反過來使得組織排列高度協(xié)調(diào)的正常發(fā)展成為可能。然而,胚胎細(xì)胞和組織如何對這些力作出反應(yīng)仍然知之甚少。
通過兩個(gè)具有蛋白質(zhì)組學(xué)和發(fā)育生物學(xué)專業(yè)知識的實(shí)驗(yàn)室之間的國際合作,解決了這一重要問題。來自普林斯頓大學(xué)(美國)的Ileana Cristea教授和國家基礎(chǔ)生物學(xué)研究所(日本)的Naoto Ueno教授以及他們各自的研究小組試圖回答這個(gè)問題。他們一起描述了施加物理力的胚胎中的全球磷酸化和蛋白質(zhì)豐度的細(xì)胞內(nèi)變化。
“在這項(xiàng)研究中,我們通過離心非洲爪蟾胚胎施加力,我們廣泛分析了其中蛋白質(zhì)磷酸化狀態(tài)的變化。由于非洲爪蟾卵比其他生物的卵子相對較大,我們能夠獲得足夠量的蛋白質(zhì)來自少數(shù)胚胎的分析。“ 研究小組成員Noriyuki Kinoshita博士說。
使用靈敏和定量的基于質(zhì)譜的方法,研究團(tuán)隊(duì)能夠識別超過9,000種肽(即蛋白質(zhì)片段)的磷酸化。
Cristea教授強(qiáng)調(diào)了這項(xiàng)研究的新穎性和預(yù)期影響,指出“這是對任何生物系統(tǒng)中機(jī)械力響應(yīng)的蛋白質(zhì)磷酸化的全球時(shí)間變化的第一項(xiàng)研究。我們整合了方法,使我們能夠全面表征動態(tài)磷酸化蛋白質(zhì)組我們設(shè)計(jì)的目標(biāo)方法可以非常精確地監(jiān)測特定磷酸化事件的時(shí)間性和相對豐度。我們進(jìn)一步將磷酸化介導(dǎo)的信號傳導(dǎo)的知識置于蛋白質(zhì)豐度變化的背景下??偟膩碚f,這使我們能夠發(fā)現(xiàn)精確的調(diào)節(jié)點(diǎn)。另外,考慮到機(jī)械力對組織穩(wěn)態(tài)和不同疾病進(jìn)展的貢獻(xiàn),我們希望我們的方法和研究結(jié)果能為今后的機(jī)械生物學(xué)和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)研究提供寶貴的平臺。“
該論文的第一作者,Hashimoto博士說:“有趣的是,胚胎中的各種蛋白激酶,如PAK2和PKC,僅通過力刺激激活了10分鐘。它也令人驚訝地發(fā)現(xiàn)構(gòu)成粘著斑和緊密連接的蛋白質(zhì)是最突出的磷酸化之一。這項(xiàng)工作還揭示了FAK途徑與PKA和PKC途徑之間以前未被認(rèn)識到的串?dāng)_。此外,我們已經(jīng)證明離心加強(qiáng)了緊密連接,導(dǎo)致到組織的上皮形成。“
“特別值得一提的是,在力刺激下,ZO-1(緊密連接組分之一)被積聚到緊密連接處以加強(qiáng)其結(jié)構(gòu),這是間充質(zhì) - 上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)變(MET)樣改變的特征。這種現(xiàn)象與一些細(xì)胞在發(fā)育,傷口愈合和癌癥侵襲/轉(zhuǎn)移過程中發(fā)現(xiàn)的上皮 - 間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)相反。我們推測在胚胎中,必須有一種反饋機(jī)制,增強(qiáng)組織抵抗的強(qiáng)度。由力引起的變形。“ 上野教授說。
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