新型細(xì)胞器——遷移體的發(fā)現(xiàn)-技術(shù)前沿-資訊-生物在線

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新型細(xì)胞器——遷移體的發(fā)現(xiàn)

作者:深圳市拓普生物科技有限公司 2020-10-16T14:19 (訪問量:20467)

t: normal; font-family: "Times New Roman";"> 在不同細(xì)胞(正常細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞)、三維培養(yǎng)、動(dòng)物組織中廣泛發(fā)現(xiàn)遷移體存在。

? 遷移體功能研究:利用共聚焦技術(shù),發(fā)現(xiàn)細(xì)胞質(zhì)成分會(huì)進(jìn)入遷移體,遷移體可被周圍細(xì)胞攝取。

? 發(fā)現(xiàn)一種染料可標(biāo)記遷移體。

參考文獻(xiàn):

1. Ma L , Li Y , Peng J , et al. Discovery of the migrasome, an organelle mediating release of cytoplasmic contents during cell migration[J]. Cell Research, 2015, 25(1):24-38.

2. 馬亮. 遷移體的發(fā)現(xiàn)及其分子機(jī)制研究[D]. 2017.



, 2015年,清華大學(xué)余立教授團(tuán)隊(duì)首次在Cell research上提出遷移體migrasomes)概念,由此又多了一種新型細(xì)胞器。



(一)細(xì)胞器的發(fā)現(xiàn)過程

細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位,真核細(xì)胞主要由細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和一些細(xì)胞器構(gòu)成的,細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)是隨著光學(xué)顯微鏡,到電子顯微鏡加上密度梯度離心等技術(shù)的發(fā)展而逐漸發(fā)現(xiàn)的。余立教授團(tuán)隊(duì)通過電子顯微鏡、場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡、激光共聚焦、活細(xì)胞成像系統(tǒng)、光鏡電鏡聯(lián)合技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)以及超高速密度梯度離心法聯(lián)合使用,發(fā)現(xiàn)了一種新型細(xì)胞器,并且證實(shí)該細(xì)胞器與細(xì)胞遷移有關(guān),并命名為遷移體。

(二)遷移體的發(fā)現(xiàn)過程

作者通過原位包埋方法制備TEM切片,觀察,發(fā)現(xiàn)有種結(jié)構(gòu)經(jīng)常傾向于出現(xiàn)在細(xì)胞的某一側(cè)。這種結(jié)構(gòu)由單層膜包裹,并且其中包含著一些更小的囊泡。由于這種結(jié)構(gòu)的形狀和石榴的形狀極其相似,命名為石榴樣結(jié)構(gòu)(PLSs Figure 1A


Figure 1

作者通過對(duì)石榴樣結(jié)構(gòu)的大量觀察,發(fā)現(xiàn)不同的石榴樣結(jié)構(gòu),其大小之間有一定的差別(0.5-2um左右),并且石榴體重包含的更小囊泡的數(shù)量也有很大差別。推測(cè),石榴樣結(jié)構(gòu)直徑的差別,以及更小囊泡數(shù)量的不同,與其所處的生長(zhǎng)周期有一定的關(guān)系。(Figure 1CD)另外,作者觀察到石榴體會(huì)通過絲狀結(jié)構(gòu)與細(xì)胞胞體之間連接在一起;通過場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡確定收縮絲上連著石榴樣結(jié)構(gòu),并且石榴樣結(jié)構(gòu)是一個(gè)相對(duì)規(guī)則的球形(Figure 1BE)。

(三)遷移體的標(biāo)記蛋白鑒定

通過密度梯度聯(lián)合超高速離心方式,對(duì)樣品進(jìn)一步純化,使得石榴樣結(jié)構(gòu)相對(duì)于集中在蔗糖梯度的某一層,最終獲得精提的石榴樣結(jié)構(gòu)(Figure 1F);將純化的石榴樣結(jié)構(gòu)做蛋白質(zhì)譜分析,發(fā)現(xiàn)60%的是膜相關(guān)蛋白(Figure 2B)。從質(zhì)譜結(jié)果中挑選感興趣的蛋白,將興趣蛋白與GFP標(biāo)記融合表達(dá),轉(zhuǎn)染細(xì)胞,通過激光共聚焦發(fā)現(xiàn)了一個(gè)標(biāo)記蛋白Tspan4Figure 2C。通過光鏡電鏡聯(lián)合技術(shù),確認(rèn)激光共聚焦觀察到的帶Tspan4標(biāo)記的石榴樣結(jié)構(gòu)就是透射電子顯微鏡的石榴樣結(jié)構(gòu)(Figure 2E)。



Figure 2

(四)遷移體形成機(jī)制

遷移體在收縮絲上從無到有,從小長(zhǎng)大的一個(gè)過程,并不是細(xì)胞直接留下的一個(gè)囊泡狀結(jié)構(gòu)(Figure 3B3C)。遷移體的形成是一個(gè)相對(duì)快速的過程(Figure 3E),有一段時(shí)間,就會(huì)進(jìn)入到一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的階段,大小不會(huì)再發(fā)生變化,最后,遷移體與收縮絲斷裂,本身也破裂(Figure 3D)。


Figure 3

細(xì)胞遷移過程中形成石榴樣結(jié)構(gòu);在細(xì)胞培養(yǎng)中加入Fn(具有促進(jìn)細(xì)胞的黏附和遷移),發(fā)現(xiàn)在促進(jìn)細(xì)胞遷移后,石榴樣結(jié)構(gòu)也更多,證實(shí)石榴樣結(jié)構(gòu)與細(xì)胞遷移有關(guān) Figure 4B4C);Sharpin敲低,細(xì)胞遷移速度加快,同時(shí),石榴樣結(jié)構(gòu)數(shù)量增加(Figure 4D4E),加入細(xì)胞遷移的抑制劑后,石榴樣結(jié)構(gòu)數(shù)量減少(Figure 4F4G);多種實(shí)驗(yàn)證明石榴樣結(jié)構(gòu)與細(xì)胞遷移相關(guān),故命名為遷移體。


Figure 4


遷移體的結(jié)構(gòu)相對(duì)較大,要克服巨大的膜表面張力,最終才能形成遷移體,需要形成以及維持這樣一種結(jié)構(gòu),最有可能參與其中的蛋白應(yīng)該就是肌動(dòng)蛋白。采用LifeAct-GFP標(biāo)記肌動(dòng)蛋白,發(fā)現(xiàn)LifeAct確實(shí)存在于遷移體中,說明在遷移體中,存在聚合的肌動(dòng)蛋白,并且LifeAct靠近遷移體的膜,暗示其對(duì)遷移體的形態(tài)維持有很重要的作用(Figure 5B)。加入肌動(dòng)蛋白聚合的抑制劑影響遷移體的形成(Figure 5C5D)。


Figure 5


(五)遷移體在體內(nèi)外存在

遷移體在正常細(xì)胞和癌細(xì)胞,在動(dòng)物的各組織內(nèi)均廣泛存在(Figure 6)。


Figure 6

(六)遷移體的功能研究

GFP指示細(xì)胞質(zhì)成分,TSPAN4指示遷移體;發(fā)現(xiàn)細(xì)胞質(zhì)成分可以進(jìn)入到遷移體中(Figure 7A7B),將穩(wěn)定表達(dá)TSPAN4-GFPNRK細(xì)胞與穩(wěn)定表達(dá)LAMP1-mCherryNRK細(xì)胞共培養(yǎng),發(fā)現(xiàn)遷移體會(huì)被周圍的細(xì)胞攝取(Figure 7C)。


Figure 7

(七)遷移體標(biāo)記染料

另外,作者建立了一種大分子染料X來標(biāo)記遷移體。





遷移體發(fā)現(xiàn)總結(jié)

? 透射電鏡發(fā)現(xiàn)石榴樣結(jié)構(gòu),并且結(jié)構(gòu)通過絲狀物與胞體相連。

? 利用超高速密度梯度離心和質(zhì)譜技術(shù),發(fā)現(xiàn)感興趣的蛋白,通過激光共聚焦和光鏡電鏡聯(lián)用技術(shù),找到石榴樣結(jié)構(gòu)的標(biāo)記蛋白TSPAN4

? 通過標(biāo)記TSPAN4,利用長(zhǎng)時(shí)間激光共聚焦拍攝,發(fā)現(xiàn)石榴樣結(jié)構(gòu)從無到有,從小到大,400分鐘左右破裂,釋放內(nèi)容物

? 通過長(zhǎng)時(shí)間激光共聚焦拍攝,發(fā)現(xiàn)石榴樣結(jié)構(gòu)與細(xì)胞遷移有關(guān);通過促進(jìn)細(xì)胞遷移(加入Fn或者敲低Sharpin)石榴樣結(jié)構(gòu)增加,而抑制細(xì)胞遷移(使用遷移抑制劑),發(fā)現(xiàn)石榴樣結(jié)構(gòu)減少,從而將石榴樣結(jié)構(gòu)命名為遷移體。

?

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