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.2001年5月14日；153(4):881-8.
doi:10.1083/jcb.153.4.881。

Nascent局灶性粘连是迁移成纤维细胞产生强大推进力的原因

K A Beningo公司 1, M Dembo先生, I卡维里纳, J V小型, Y L王
附属公司

新生的局灶性粘连负责在迁移的成纤维细胞中产生强大的推进力

K A Beningo公司等。 J细胞生物学. .

摘要

成纤维细胞迁移涉及与底层基质的复杂机械相互作用。尽管几十年来人们一直在研究焦点粘连处的紧密基底接触，但焦点粘连在力传递中的作用仍不清楚。为了解决这个问题，我们绘制了表达绿色荧光蛋白（GFP）-酶蛋白的成纤维细胞产生的牵引应激。令人惊讶的是，局部粘连的总体分布仅部分类似于牵引应力的分布。此外，详细的分析表明，前缘附近微弱的小粘连传递强大的推进力，而大的、明亮的、成熟的焦点粘连则施加较弱的力。这种反向关系在运动细胞的前缘是唯一的，在后缘或静止细胞中没有观察到。此外，延时分析表明，在局灶性粘连出现后不久，牵引力减小，而zyxin的大小和浓度增加。随着病灶粘连的成熟，结构、蛋白质含量或磷酸化的变化可能导致病灶粘连改变其功能，从强大的推进力传递到被动锚定装置，以维持扩散细胞形态。

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数字

图1
图1
牵引应力分析的蒙特卡罗模拟。牵引应力的小块首先分配在正方形区域（a和b）内的随机位置。精确的变形矩阵是以有限的分辨率和密度（c）从该图生成的。在应用随机噪声和邻域平均来模拟测量值（d）的分辨率极限后，使用修改后的变形矩阵来计算原始牵引应力（e和f）。由～4.4μm分隔的一对力显示为一个大补丁（箭头），而由～8.0μm隔开的一对则清晰可见（箭头）。面板b和f显示了大小的颜色渲染，红色对应强牵引应力，蓝色对应弱牵引应力。棒材：（a）4×106达因/厘米2; （b） 20μm（牵引力之间的距离）；（c） 2μm（基底变形）；（e） 2×105达因/厘米2计算牵引应力。
图3
图3
牵引应力分布与局部粘连的差异。0、6和10分钟时的牵引应力分布显示为矢量图（a、d和g）或将大小转换为颜色（b、e和h）后的彩色图像。GFP-zyxin的相应分布与牵引应力（c、f和i）的相关性有限。一些焦点粘连包含低浓度的GFP-zyxin，但产生强大的作用力（开放箭头），而其他焦点粘连显示出较强的GFP-zyxin定位，但产生相对较弱的作用力（填充箭头）。g中的箭头，105达因/厘米2巴，20μm。
图2
图2
GFP zyxin作为局灶性粘连的标志物。将转染GFP-zyxin的鱼鳍成纤维细胞贴在胶原涂层的盖玻片上。IRM（b）显示GFP-zyxin在大小灶粘连处的定位（a）。paxillin（d）的免疫荧光染色显示在前缘与GFP-zyxin（c）有类似的共定位。棒材，10μm。
图4
图4
GFP-zyxin强度与牵引应激的关系。焦点粘连处GFP-zyxin的强度与相应牵引应力之间的关系如前缘板层（a）或尾部（c）的散点图所示。每个点代表一个焦点粘附，并以给定单元格内最大值的百分比表示。前缘板层的推进牵引应力与GFP-zyxin（a）的强度呈反比关系，而尾部的阻力牵引力则没有这种关系（c）。该图由五个单元格的测量值生成。粘着斑的长尺寸和牵引应力之间的关系在前片层中显示出类似的反比关系（b）。图d显示了领先板层中GFP-zyxin的高倍图像，几个焦点粘连标记了各自的强度（括号中的第一个数字）和牵引应力（括号内的第二个数字），均以最大值的百分比表示。GFP-zyxin在局部黏附时的强度(▪) 在其最初出现后增加以达到一个平台，而相应的牵引应力（•）显示出短暂的增加，随后是稳定的下降（e）。荧光强度和牵引应力均以该细胞最大值的百分比表示。面板f在单独的单元格中显示此过程的图像。瞬时牵引应力出现在新生的焦点粘连处，随着牵引应力降至背景水平（箭头），粘连继续发展。随着牵引应力的降低，一些局部粘连消失（箭头所示）。颜色条显示颜色与牵引应力大小之间的关系，单位为dyn/cm2。以分钟为单位显示时间。棒材，5μm。
图4
图4
GFP-zyxin强度与牵引应激的关系。焦点粘连处GFP-zyxin的强度与相应牵引应力之间的关系如前缘板层（a）或尾部（c）的散点图所示。每个点代表一个焦点粘附，并以给定单元格内最大值的百分比表示。前缘板层的推进牵引应力与GFP-zyxin（a）的强度呈反比关系，而尾部的阻力牵引力则没有这种关系（c）。该图由五个单元格的测量值生成。焦点粘连斑块的长径与牵引应力之间的关系在前缘板层中表现出类似的反向关系（b）。图d显示了领先板层中GFP-zyxin的高倍图像，几个焦点粘连标记了各自的强度（括号中的第一个数字）和牵引应力（括号内的第二个数字），均以最大值的百分比表示。GFP-zyxin在局部黏附时的强度(▪) 在其最初出现后增加以达到一个平台，而相应的牵引应力（•）显示出短暂的增加，随后是稳定的下降（e）。荧光强度和牵引应力都以该细胞的最大值的百分比表示。面板f在单独的单元格中显示此过程的图像。瞬时牵引应力出现在新生的焦点粘连处，随着牵引应力降至背景水平（箭头），粘连继续发展。随着牵引应力的降低，一些局部粘连消失（箭头所示）。颜色条显示颜色与牵引应力大小之间的关系，单位为dyn/cm2。以分钟为单位显示时间。棒材，5μm。
图4
图4
GFP-zyxin强度与牵引应激的关系。焦点粘连处GFP-zyxin的强度与相应牵引应力之间的关系如前缘板层（a）或尾部（c）的散点图所示。每个点代表一个焦点粘附，并以给定单元格内最大值的百分比表示。前片层中的推进牵引应力与GFP zyxin的强度呈反比（a），而尾部的阻力牵引没有这种关系（c）。该图由五个单元格的测量值生成。焦点粘连斑块的长径与牵引应力之间的关系在前缘板层中表现出类似的反向关系（b）。图d显示了领先板层中GFP-zyxin的高倍图像，几个焦点粘连标记了各自的强度（括号中的第一个数字）和牵引应力（括号内的第二个数字），均以最大值的百分比表示。GFP-zyxin在局部黏附时的强度(▪) 在其最初出现后增加以达到一个平台，而相应的牵引应力（•）显示出短暂的增加，随后是稳定的下降（e）。荧光强度和牵引应力均以该细胞最大值的百分比表示。面板f在单独的单元格中显示此过程的图像。瞬时牵引应力出现在新生的焦点粘连处，随着牵引应力降至背景水平（箭头），粘连继续发展。随着牵引应力的降低，一些局部粘连消失（箭头所示）。颜色条显示颜色与牵引应力大小之间的关系，单位为dyn/cm2。以分钟为单位显示时间。棒材，5μm。
图5
图5
成纤维细胞迁移过程中局部粘连与机械力的关系。焦点粘连的形成伴随着推进力脉冲的产生，推动着向前运动。细胞迁移是由新生的局灶性粘连的反复形成维持的，因此推进力的反复脉冲也会持续。成熟的局灶性粘连在将细胞锚定到基底上时仅起到被动作用。
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