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吴聪颖团队发现液-液相分离过程参与黏着斑动态调控的新机制

2021年4月22日,北京大学基础医学院系统生物医学研究所吴聪颖课题组在Developmental Cell在线发表文章“LIMD1 phase separation contributes to cellular mechanics and durotaxis by regulating focal adhesion dynamics in response to force”,揭示了LIMD1蛋白通过相分离调控黏着斑成熟、机械力信号转导以及细胞趋硬性迁移等过程。

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黏着斑作为细胞与胞外环境互作的重要细胞结构,其受力后的成熟过程一直备受关注。黏着斑的成熟涉及近千种蛋白质的迅速富集,目前现有模型均不足以说明这一过程中的蛋白质组织与动态调控过程。

研究人员利用具有不同刚度的水凝胶体系结合荧光成像技术,证明了LIMD1存在机械力敏感的黏着斑定位。通过体外实验结合光遗传学方法,研究人员证明了LIMD1在细胞内源表达水平即可在黏着斑位置发生相分离,选择性地募集晚期黏着斑蛋白如Zyxin、TRIP6等。随后,研究人员重点探究了LIMD1相分离的细胞生物学功能。对黏着斑进行动态成像并分析发现,LIMD1相分离影响细胞铺展过程以及黏着斑寿命。同时胶原收缩实验和牵引力显微镜结果证明了LIMD1相分离可以调控细胞对基质施加收缩力的情况。此外,利用具有刚度梯度的基质体系,研究人员还发现LIMD1相分离能够影响细胞的趋硬性运动。

最后,研究人员探索了机械力信号对LIMD1相分离的调控。利用持续活化和失活的Vinculin突变体,研究人员提出了机械力信号通过活化并打开Vinculin蛋白的自抑制构象来调控LIMD1相分离的机制。

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LIMD1响应机械力信号发生相分离介导黏着斑成熟

综上所述,本研究创新地将液-液相分离的概念引入到黏着斑调控过程,证明了黏着斑蛋白LIMD1可以在机械力信号的调控下发生相分离,进而调控黏着斑成熟、细胞机械力转导及趋硬性迁移等过程。本研究为黏着斑动态调控提供了新的研究思路,也为液-液相分离赋予了新的细胞生物学功能。

北京大学基础医学院博士研究生王源和张春蕾为论文的共同第一编辑。北京大学系统生物医学研究所吴聪颖研究员和北京大学基础医学院优博培育计划梁令博士为本文的共同通讯编辑。该工作还受到北京大学生物医学前沿创新中心孙育杰教授和清华大学生命科学学院李丕龙研究员等的支撑与合作。

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.devcel.2021.04.002

(基础医学院)


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