Random versus directionally persistent cell migration

doi:10.1038/nrm2729

审查

.2009年8月；10(8):538-49.

doi:10.1038/nrm2729。 Epub 2009年7月15日。

随机与定向持续细胞迁移

瑞安·彼得里¹, 安德鲁·多伊尔, 肯尼思·山田

附属公司

PMID： 19603038
PMCID公司：项目经理2752299
内政部： 10.1038/编号2729

审查

随机与定向持续细胞迁移

瑞安·J·皮特里等。 Nat Rev Mol细胞生物学. 2009年8月.

.2009年8月；10(8):538-49.

doi:10.1038/nrm2729。 Epub 2009年7月15日。

作者

瑞安·彼得里¹, 安德鲁·多伊尔, 肯尼思·山田

附属

¹美国马里兰州贝塞斯达国立卫生研究院国家牙科和颅面研究所细胞与发育生物学实验室，邮编：20892。电子邮件：myriam.hemberger@bbsrc.ac.uk

PMID： 19603038
PMCID公司：项目经理2752299
内政部： 10.1038/编号2729

摘要

定向迁移是细胞运动的重要组成部分。虽然随机细胞运动的基本机制有很好的特征，但没有一个模型能够解释定向迁移的复杂调控。在细胞迁移的每一步都有多种因素起作用，以稳定跛足并维持定向迁移。诸如细胞外基质的地形、细胞极性机制、受体信号、整合素运输、整合蛋白共受体和肌动球蛋白收缩等因素集中于调节Rho家族GTPases和控制跛足突起以促进定向迁移。

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数字

**图1。控制跛足前突促进定向迁移**
定向迁移是在固有的和定向的细胞运动过程中调节lamellipodia形成的结果。包括外部引导线索、细胞外基质的地形、细胞内极性机制和粘附受体在内的多种信号可以聚合在Rho GTPases上，以指导形成跛足所必需的粘附和细胞骨架重塑。在定向细胞迁移过程中，增加的侧足畸形会导致随机的内在迁移，并降低对外部信号的反应能力（见图a部分）。限制外侧足爪的形成导致单一优势前缘、定向持续的固有细胞迁移以及趋化过程中的定向迁移增强（见图b部分）。

**图2。定向迁移的地形控制**
A.表示不同的地形线索（2D、3D和1D）如何导致不同的细胞形态和迁移。当细胞被镀在2D表面上时，与单层细胞相比，细胞表现出多层（箭头），以及与定向3D矩阵或1D线上的细胞相关的单轴或纺锤形形态。在3D和1D中，中心体和高尔基体（星号）朝向细胞的后部，但在2D中朝向细胞的前部。3D和1D中的单元都显示了一个单向移动轴（虚线），而2D曲面促进了多个轴并减少了定向迁移。B.1D模拟3D。上面的面板显示NIH/3T3成纤维细胞通过3D细胞衍生基质迁移的共焦图像（纤维连接蛋白显示为蓝色），显示单轴表型和后向高尔基复合体（红色，微管显示为绿色）。在1D线上迁移的成纤维细胞具有相似的形态（下面板）。白色箭头指示迁移的方向。比例尺，10μm。C.与正常乳腺（顶部）和恶性乳腺肿瘤（底部）相关的基质差异示意图。与乳腺组织相关的胶原蛋白（粉红色）通常紧紧包裹上皮细胞，并沿腺体轴排列。相比之下，侵袭性肿瘤细胞（蓝色）重新定位垂直于腺体的胶原纤维，并可能利用这些结构作为迁移的高速公路来启动转移。

**图3。准极性复合体与定向偏移**
Cdc42靶向并激活前缘的PKC和Par6，以稳定微管并促进定向迁移。Par3和鸟嘌呤核苷酸交换因子Tiam1激活Rac1并稳定微管，可能通过CLASP2的作用，在前缘促进前后极性和定向持续迁移。RhoA-activated ROCK磷酸化Par3并破坏Par3–Tiam1复合物的形成，从而阻止Rac活化。该途径可能协调细胞内Rac1和RhoA的局部相互拮抗，以指示定向迁移。

**图4。整合素贩运与定向迁移**
特定整合素异二聚体的贩运有助于细胞迁移的定向持续性。A.内吞货物适配器蛋白Numb与整合素β的细胞质尾部结合₁触发其氯氰菊酯介导的内吞作用。Numb与Par3结合并被aPKC磷酸化。Numb的磷酸化阻止其结合并启动整合素β的内化₁在前缘。整合素β的这种空间调控₁内吞作用导致定向迁移。B.整合素α₅β₁从细胞表面转运到核周内胚体室，并通过依赖于Rab11的转运途径再循环回质膜。整合素α的贩运₅β₁通过该途径增加Rho活性，从而触发ROCK磷酸化和cofilin失活，从而刺激细胞随机迁移。C.整合素α_V（V）β_三从前缘到早期内体室的流量，通过依赖PKD和Rab4活性的途径再循环到细胞表面。该途径导致cofilin活化和定向持续迁移。D.在3D环境中上皮细胞迁移期间，Rab25的贩运限制了整合素α₅β₁循环到细胞前缘的突起，这反过来会导致较少的侧向突起和更多的定向持续迁移。在这种循环途径被抑制后，α₅β₁不再局限于前沿伪足，从而增加了随机突起，减少了定向迁移。

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1. Lauffenburger DA，Horwitz AF.细胞迁移：一个物理整合的分子过程。单元格。1996;84:359–69.-公共医学
1. Ridley AJ等人，《细胞迁移：从前到后整合信号》。科学。2003;302:1704–9.-公共医学
1. Stoker M，Gherardi E.细胞运动的调节：运动细胞因子。Biochim生物物理学报。1991;1072:81–102.-公共医学
1. Seppa H、Grotendorst G、Seppa S、Schiffmann E、Martin GR。血小板衍生生长因子对成纤维细胞具有趋化性。细胞生物学杂志。1982;92:584–8. 除了将PDGF鉴定为成纤维细胞的趋化因子外，本文还为理解在研究细胞运动时如何区分触觉、趋化、化学动力学和促有丝分裂反应，以及为什么这样做很重要提供了极好的资源。-项目管理咨询公司-公共医学
1. Arrieumerlou C，Meyer T.真核生物趋化性的局部耦合模型和指南针参数。开发单元。2005;8:215–27. 通过显示跛足动物体内的局部信号向作为体外趋化性基础的引导线索来源产生小突起，而不是竞争信号的全球整合，挑战了定向细胞迁移的基本假设。-公共医学

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[10] Arrieumerlou C，Meyer T.真核生物趋化性的局部耦合模型和指南针参数。开发单元。2005;8:215–27. 通过显示跛足动物体内的局部信号向作为体外趋化性基础的引导线索来源产生小突起，而不是竞争信号的全球整合，挑战了定向细胞迁移的基本假设。-公共医学

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