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.2009年11月3日；106(44):18581-6.
doi:10.1073/pnas.0903353106。 Epub 2009年10月21日。

皮层张力在气泡生长中的作用

珍妮·伊夫·蒂内夫兹 1, 乌尔里克·舒尔泽, 纪尧姆沙布, 朱莉娅·伦施, Jean-François乔安妮, 埃瓦·帕鲁克
附属公司

皮层张力在气泡生长中的作用

珍妮·伊夫·蒂内夫兹等。 美国国家科学院程序. .

摘要

气泡是在培养细胞和体内的细胞迁移、细胞扩散、胞质分裂和凋亡过程中经常观察到的球形膜突起。Bleb扩张被认为是由可收缩的肌动蛋白皮层驱动的，肌动蛋白皮层在细胞质中产生静水压，从而导致质膜突出。然而，皮层张力在水泡形成中的作用尚未直接测试，尽管水泡的重要性，但对水泡生长的机制知之甚少。为了探索皮层张力与气泡膨胀之间的联系，我们在具有不同张力的细胞上诱导气泡形成。通过激光消融皮层以可控的方式使气泡成核，模拟内源性气泡成核。通过影响肌球蛋白活性水平或调节肌动蛋白周转的蛋白质的处理，可以改变皮层张力。我们表明，存在一个临界张力，低于该张力，气泡无法膨胀。在这个阈值以上，气泡的最大尺寸强烈依赖于张力，这种依赖性可以用皮质作为活性弹性材料的模型来拟合。总之，我们的观察和模型使我们能够将气泡形状参数与潜在的细胞力学联系起来，并提供关于气泡形成如何在细胞运动过程中进行生化调节的见解。

PubMed免责声明

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

数字

图1。
图1。
激光消融皮层会导致气泡生长。(A类)典型消融电影的时间轴。烧蚀从-5秒到0秒。红色箭头，烧蚀位置；白色箭头，不断生长的水泡；白色箭头，收缩气泡。比例尺，10μm。(B类)亮场图像分析示例。细胞轮廓用两个半径相交的圆拟合第页 c（c）和第页 b条，中心距离为一.第页 小时，孔径；小时 b条，气泡高度。(C类)在控制条件下（代表N个=37个单元格）。0秒，消融抵消。点是单个测量值（≈0.2 s/帧）；线是经过10点平滑处理的值。
图2。
图2。
在同一个细胞上多次消融会导致较小的气泡。(A类)时间从双气泡实验中流逝。(顶部和中部)情况1：第二个气泡在第一个气泡之后不久形成核（延迟ΔT型<30秒），或接近(顶部)或在电池的另一侧(中部). (底部)情况2：第一个气泡完全缩回后，第二个气泡成核（ΔT型>2分钟）。比例尺：10μm。(B类)最大气泡体积比图(v（v） 第页2/v（v） 第页1)对于案例1和案例2。开口圆，单次测量；开口正方形，平均值±SEM。案例1：相邻诱导的气泡的体积比为0.76±0.07（平均值±SEM），相隔很远形成的气泡的容积比为0.75±0.08，与1相比有显著差异(P（P）<0.004和P（P）分别<0.002）。案例2：体积比为1.13±0.13，与1无显著差异(P（P）> 0.3). 案例1和案例2有显著差异(P（P）<0.02），而情况1的两个分布不是(P（P）> 0.9).
图3。
图3。
皮层张力取决于肌球蛋白活性和调节肌动蛋白周转的蛋白质。(A类)微量吸管吸液设置示意图。给出了文中使用的参数和用于计算张力的公式（拉普拉斯定律）。图像显示了一个分离的L929细胞被吸入接近临界压力的微量吸管中。比例尺，10μm。(B类)治疗后皮质张力影响肌球蛋白活性。(N个：在2-5个独立实验中测量的细胞数量）。发现所有组之间存在显著差异（两次抽样t检验，P（P）<0.05），Y27632 2.5μM与Y276325μM除外(P（P）=0.36），Y27632 10μM与Blebbistatin(P（P）= 0.08). (C类)治疗后皮质张力影响肌动蛋白。除对照组与干扰siRNA组外，所有组之间均存在显著差异(P（P）= 0.77). 蛋白质消耗通过Western blotting进行检查（图S4SI附录).
图4。
图4。
气泡大小和生长动力学对张力的依赖性。Y27632处理细胞的气泡参数图和控制条件，并报告为相应张力的函数。在B类,C类、和D类10μM Y27632没有数据点，因为在这种情况下不会产生气泡。显示值：平均值±SEM，除非另有说明。最大滤泡与细胞体积比图(A类)和最大体积比下的孔径(B类)作为张力的函数。红色曲线，用两个自由参数（细胞质弹性）拟合弹性模型E类我1−2ν我和有效皮层弹性模量E类 c（c） 小时.拟合产生E类 c（c） 小时=240 pN/μm，以及E类我1−2ν我=6,750Pa.的数据点T型=0英寸B类用于拟合，表示对激光烧蚀形成的孔大小的估计。(C类)滤泡生长的初始速度，计算为消融后前20个时间点（7-12 s）滤泡与细胞体积比的时间进程速率。(D类)滤泡生长停止的特征时间，根据最大滤泡与细胞体积比与初始生长速度之间的关系斜率计算得出。垂直误差条，此帧的95%置信区间。未发现各点之间存在显著差异。
图5。
图5。
气泡生长的弹性模型。泡状扩张模型中涉及的机械元件示意图：皮层中的肌球蛋白施加张力，负责细胞收缩、向泡状扩张中排出细胞质液体和开孔。然后，内质凝胶和皮层被弹性压缩，从而阻止皮层收缩。如曲线箭头所示，我们假设围绕细胞束轴呈圆柱形对称。
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