Science：发育时代，顶端应力纤维不只协助保持细胞的外形，并且也调理细胞的年夜小

2020年10月20日讯/BIOON/---在无机体发育进程中，机械力会对细胞施加压力，迷信家们历久以来不断想晓得细胞若何在这个进程中坚持它的外形，从而坚持安康。现在，在一项新的研讨中，来自法国居里研讨院、索邦年夜学和美国密歇根年夜学的研讨人员初次不雅察到细胞应用称为顶端应力纤维（apical stress fiber）的巨大纤维来协助细胞在发育进程中坚持它的外形。此外，这项新的研讨还显示，这些应力纤维能协助细胞懂得本身的年夜小，还能协助触发细胞何时该当决裂。相干研讨成果揭橥在2020年10月16日的Science期刊上，论文题目为“Apical stress fibers enable a scaling between cell mechanical response and area in epithelial tissue”。

图片来自Science, 2020, doi:10.1126/science.abb2169。 这些研讨人员研讨了果蝇蛹胸背部或下背部中的上皮细胞。上皮细胞是组成身材外表区域的细胞。他们发明，跟着果蝇蛹的发育，果蝇不时生长的身材会拉扯果蝇下背部区域的细胞，当这些力被施加时，这些细胞为此会发生应力纤维来协助它们坚持外形。

论文配合通信作者、密歇根年夜学物理学传授David Lubensky博士说，“在发育进程中，你有一个卵，你须要让它成为一只果蝇。在这个进程中，你必需将分歧的组织推拉到适合的地位。它的外形产生了宏大的变更，而改动外形并将器械放到准确的处所须要对它施加机械力。这些应力纤维模糊像混凝土中的钢筋，不外在细胞外部更像果冻。但设法主意都是一样的：这些线性纤维擅长抵御张力，这就增强了抵御拉伸的才能。”

在发育中的无机体内，每个细胞都被其他细胞所包抄；在上皮中，这种密集的聚积将细胞塑形成多边形或六边形构造。在三个细胞彼此相遇的处所，就是所谓的三细胞接壤处（tricellular junction）。每个三细胞接壤处都邑发生这些应力纤维，所发生的应力纤维沿着施加在细胞上的力的偏向向细胞中间挪动。这些应力纤维次要由一种叫做肌动卵白的卵白构成，在接近细胞两头的处所产生断裂。应力纤维也在与第一个细胞接壤处绝对的细胞接壤处发生，并向细胞中间挪动。

他们的发明还提醒了应力纤维发生的数目若何随细胞年夜小而变更，以及细胞若何晓得应当发生若干这些纤维。

身材上皮组织中的细胞构成了一个慎密相连的持续层。Lubensky说，上皮细胞之间的界限简直老是绝对较硬，这是由于很多皮质肌动球卵白（cortical actomyosin）与细胞接壤处联合在一路。这种与细胞接壤处相联合的肌动球卵白与组成应力纤维的资料雷同。当上皮细胞很小的时分，它们须要较少的应力纤维，这是由于这些细胞接壤处让细胞坚持较强的刚性。但当细胞变年夜时，它的柔嫩的两头部门也会变年夜，因此须要更多的应力纤维来坚持细胞不变形。

Lubensky说，“这个例子很好展现了在生物学中，有种器械会依据它的年夜小来调剂它的机械功能。”

这项研讨还提醒了这些应力纤维若何协助细胞掌握它本身的年夜小。更年夜的细胞更有能够决裂，以防止产生变形。Lubensky研讨了这些应力纤维的机械功效，以及细胞若何晓得要发生若干应力纤维。他发明，细胞应用三细胞接壤处和细胞区域之间的关系来权衡细胞区域中的应力纤维数目。

这些研讨人员还发明，这些应力纤维调理了Hippo/YAP通路，即一个已知有助于掌握细胞发展的通路。他们标明，构成这个通路的成分集合在应力纤维的顶端，从而影响这个通路的活性。

Lubensky说，“Hippo/YAP通路在生物学世界中十分主要，这是由于它与很多进程相干，包含癌症和组织修复和再生。这一发明标明，我们发明了一种细胞调理Hippo/YAP通路的新方法，并且它们是以一种年夜小依附性的方法停止调理的。”

接上去，这些研讨人员愿望可以从分子角度更具体地懂得这个零碎，包含肯定为什么这些应力纤维在某些细胞接壤处发生，而在其他细胞接壤处断裂。他们愿望这些谜底能协助人们懂得生物学中的年夜小是若何遭到调理的。（100医药网 100yiyao.com）

参考材料：

1.Jesús M. López-Gay et al. . Science, 2020, doi:10.1126/science.abb2169.

2.During development, stress fibers help cells keep their shape—and may also regulate size

https://phys.org/news/2020-10-stress-fibers-cells-shapeand-size.html