赫尔辛基大学 人骨肉瘤细胞的超分辨率显微图像
学分:赫尔辛基大学 赫尔辛基大学的研究小组揭示了负责骨骼肌收缩的运动蛋白肌球蛋白如何在非肌肉细胞中发挥作用，在细胞膜的内表面建立收缩结构
这是第一次看到这种“微型肌肉”，也称为应激纤维，通过肌球蛋白驱动的细胞内原有肌动蛋白丝网络的重组自发出现
这些“微型肌肉”在细胞中组装的缺陷会导致人类的多种疾病，在最严重的情况下会导致癌症的发展
发表在eLife上的一项新研究深入研究了应力纤维组装的核心机制，揭示了应力纤维是如何直接在细胞皮层构建的:细胞膜内表面的肌动蛋白丝的特殊网络。
这项研究是由赫尔辛基大学生物技术学院的佩卡·拉普莱宁教授和兽医学院的多塞特·萨里·托坎德共同完成的。研究发现，以前与动物发育过程中上皮组织的形状变化有关的肌球蛋白脉冲可以在细胞皮层模板化应激纤维的组装
在这个过程中，非肌肉肌球蛋白ⅱ，一种与负责肌肉收缩的蛋白质密切相关的蛋白质，被局部和暂时地募集到皮层，在那里它将最初的网状肌动蛋白细丝网络组织成平行的杆状结构
这些结构参与肌动球蛋白束两端的局灶性粘连的生长和成熟，最终在细胞皮层产生应力纤维
“我们在赫尔辛基大学和国外其他实验室的研究表明，应力纤维可以在细胞前部由含有肌动蛋白和肌球蛋白的小前体结构产生，当细胞向前移动时，应力纤维在细胞后部分解
现在，我们揭示了一种全新的机制，通过这种机制，应激纤维可以在细胞中形成，并为为什么“神秘的”肌球蛋白脉冲出现在细胞皮层提供了一种解释，”拉普莱宁评论道
“有趣的是，我们还观察到这种应激纤维的产生在细胞核下最为突出，细胞核储存所有遗传信息，是我们细胞中最大的细胞器
这可能是皮质应力纤维保护细胞核或帮助细胞核与细胞体的其他部分一起运动
这项研究的主要作者Jaakko Lehtimaki
新的发现给应力纤维工具箱带来了一个重要的新特征
三维组织环境中的细胞很少表现出通常在细胞培养皿上迁移的细胞中看到的应激纤维前体
因此，肌球蛋白脉冲介导的组装过程能够在各种环境中迁移的细胞中组装收缩结构
因为肌球蛋白脉冲已经在许多不同的细胞和组织类型中被观察到，这可能作为非肌肉组织中局部力量产生的普遍机制
肌球蛋白和肌动蛋白的作用 我们肌肉中最丰富的成分是肌球蛋白运动蛋白，以及由肌动蛋白组装而成的条状细丝
肌球蛋白运动蛋白沿着肌动蛋白丝的协调“爬行”是产生肌肉收缩力的主要机制
然而，这种基于肌球蛋白的力量产生并不局限于肌肉，因为我们体内其他组织的细胞也有类似的收缩结构
这些由非肌肉细胞组成的“迷你肌肉”，被称为压力纤维，由与肌肉收缩单位相同的中枢参与者(肌动蛋白和肌球蛋白)组成
在我们的体内，骨骼肌通过肌腱附着在骨骼上，而被称为局部粘连的特殊粘连结构将应力纤维连接到细胞周围
这使得应力纤维能够感知和释放细胞与环境之间的力
压力纤维除了是细胞中主要的力敏感结构外，对于适当的分化也就是细胞对体内不同任务的特化也很重要
当细胞在具有挑战性的三维组织环境中迁移时，它们也保护细胞核
因此，细胞中应激纤维装配的缺陷导致多种疾病，如动脉粥样硬化、神经病和癌症进展
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