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保持细胞在一起——我们的身体如何抵抗机械压力
【字体: 大 中 小 】 时间:2024年04月02日 来源:AAAS
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日本国家生理科学研究所的科学家和他们的合作者在《细胞生物学》杂志上发表的一项新研究中表明,紧密连接通过将细胞结合在一起来调节组织的机械阻力。
我们的身体由大约30万亿个细胞组成。这些细胞需要紧密地相互连接以维持我们身体的完整性。然而,我们不断地暴露在机械压力下,这不断地挑战着我们身体的完整性。细胞是如何抵抗机械力来维持我们身体的完整性的?为什么当我们在街上跌倒或当肠道蠕动消化食物时,我们的身体不会崩溃?秘密在于细胞间的粘附装置,它使我们的细胞保持在一起。
细胞通过连接来连接相邻的细胞。已知至少有三种类型的连接:紧密连接、粘附连接和桥粒。先前的研究表明,粘附连接和桥粒在维持我们身体的完整性方面起着关键作用。然而,紧密连接在抵抗机械应力中的作用尚未得到证实。
阻碍理解紧密连接作用的一个原因是,由于其关键成分的功能重叠,很难具体和完全消除其活性。几年前,该研究小组成功地产生了一种上皮细胞系,该细胞系特异性地完全缺乏紧密连接膜蛋白claudin和JAM-A,并证明了这些细胞完全缺乏紧密连接。
在仔细检查这些细胞时,研究人员发现了一些奇怪的事情。虽然正常细胞总是通过连续的细胞间连接带相互连接,但在这些细胞中观察到零星的细胞间连接中断和断裂。第一作者Thanh Phuong Nguyen说:“我们以前从未见过这样的事情,所以对这个问题很好奇。”
研究人员决定拍摄一部电影来了解这些细胞中的连接是如何断裂的,并发现当细胞被拉伸时,连接就会断裂。研究小组进一步表明,紧密连接膜蛋白调节一种名为ZO-1的蛋白质的构象变化,以响应机械力,这表明这种机械传感器对细胞抵抗机械应力很重要。
该研究的首席科学家Mikio Furuse说:“这项研究表明,除了粘附连接和桥粒外,紧密连接对细胞抵抗机械应力也很重要。一个有趣的问题是,为什么我们需要这么多的连接点来抵抗力,以及这些连接点如何协同提供机械阻力。我们希望在未来解决这些问题。”