Perinuclear Arp2/3-driven actin polymerization enables nuclear deformation to facilitate cell migration through complex environments

doi:10.1038/ncomms10997

.2016年3月15日：7:10997。

doi:10.1038/ncomms10997。

核周Arp2/3驱动的肌动蛋白聚合使核变形促进细胞在复杂环境中迁移

附属公司

¹居里研究所，PSL研究型大学，CNRS，UMR 144，F-75005，法国巴黎。
²法国巴黎，F-75005，INSERM U932，PSL研究大学居里研究所。
^三意大利米兰圣拉斐尔科学研究所免疫学、移植和传染病科，20132年。
⁴耶鲁大学医学院细胞生物学系，美国康涅狄格州纽黑文市锡达街333号，邮编：06520-8002。
⁵美国科罗拉多州丹佛市国立犹太卫生与科罗拉多大学，邮编80206。
⁶细胞结构和信号集成实验室，美国密歇根州大急流城范安德研究所，49503。
⁷德国布伦瑞克38124，Inhofenstrasse 7，Helmholtz感染研究中心。

PMID： 26975831
预防性维修识别码：项目经理4796365
内政部： 10.1038/ncomms10997

核周Arp2/3驱动的肌动蛋白聚合使核变形促进细胞在复杂环境中迁移

哈瓦·拉辛·蒂姆等。国家公社. 2016.

.2016年3月15日：7:10997。

doi:10.1038/ncomms10997。

附属公司

¹巴黎皇家科学院巴黎研究院居里研究所，法国巴黎，邮编：F-75005，UMR 144。
²法国巴黎，F-75005，INSERM U932，PSL研究大学居里研究所。
^三意大利米兰圣拉斐尔科学研究所免疫学、移植和传染病科，20132年。
⁴耶鲁大学医学院细胞生物学系，美国康涅狄格州纽黑文市锡达街333号，邮编：06520-8002。
⁵美国科罗拉多州丹佛市国立犹太卫生与科罗拉多大学，邮编80206。
⁶细胞结构和信号集成实验室，美国密歇根州大急流城范安德研究所，49503。
⁷德国布伦瑞克38124，Inhofenstrasse 7，Helmholtz感染研究中心。

PMID： 26975831
预防性维修识别码：项目经理4796365
内政部： 10.1038/ncomms10997

摘要

细胞迁移有两个相反的方面：虽然对于免疫反应等生理过程是必要的，但它也可能通过使转移细胞侵入新器官而产生有害影响。在体内，迁移发生在复杂的环境中，通常需要较高的细胞变形能力，而这种能力受到细胞核的限制。在这里，我们显示了树突状细胞，免疫系统的哨兵，具有一种通过微尺度收缩的机制。这种机制是基于Arp2/3依赖的肌动蛋白在核周围快速成核，从而破坏核层，核层是限制核变形能力的主要结构。当核刚度通过抑制层粘连蛋白A/C的表达而降低时，可以减轻细胞对Arp2/3通过收缩的需求。我们提出了Arp2/3在三维细胞迁移中的新作用，使白细胞等快速移动的细胞能够快速有效地通过狭窄的间隙迁移，这一过程可能对它们的功能很重要。

PubMed免责声明

数字

**图1。细胞核对直流电通过微孔的迁移施加了物理限制。**
(一)实验装置的示意图。(b条)顶部：具有收缩的通道场的代表性图像。底部：缩放单个收缩。比例尺，30 微米。(**c（c）**)上图：Iaβ-GFP（红色）表达DC的代表性图像，用Hoechst染色（DNA，绿色），经过2μm的收缩，覆盖有pLL-PEG-Rhodamin（灰度）。比例尺，15 微米。中间：收缩前、收缩沿线和收缩后的河道横截面视图。比例尺，4 微米。底部：三维等表面重建的透视图（45°）。比例尺，15 微米。(d日)DC的代表性序列图像，着色为Hoechst（绿色），通过收缩迁移。（i）细胞进入，（ii）核进入，（iii）核退出和（iv）细胞退出。比例尺，30 微米。以分钟为单位的时间：秒。(**e（电子）**)通过20μm长收缩的百分比。条形图上方的数字表示得分的单元格数。(**（f）**)代表性单元格（蓝色）和核（绿色）前锋瞬时速度，作为1.5中核前锋位置的函数 μm收缩。(克)细胞（蓝色）和细胞核（绿色）在20μm长的收缩中的通过时间。(**e（电子）**,克)除非扳手指示，否则统计测试是针对5μm宽收缩值进行的。(小时)收缩内的细胞和核前锋速度，由收缩前的细胞质心速度标准化。C.F.，细胞前沿；N.F.，核前沿。误差条代表标准误差(克,小时)n个表示单元格数****P（P）*-值<0.0001***P（P）*-值<0.001和**P（P）*-值<0.01；NS，=无显著性。统计检验：Fisher检验**e（电子）**，Mann–Whitney测试克和小时。误差线为s.e.m(一,d日)*L（左）*和*W公司*分别用于收缩长度和宽度；d日渠道宽度；N个≥2.

**图2。基于Arp2/3-的肌动蛋白聚合是DC通过收缩所必需的。**
(一)通过百分比和(b条)在2μm宽的收缩中通过时间。布勒比，布勒比司他丁；LatA、latrunculin A；MT，微管；诺科，诺卡唑。(**c（c）**)直7μm宽信道中的平均瞬时速度。(d日)2μm宽收缩中的非传递时间。(**e（电子）**)左图：核进入事件示意图。右图：非传代细胞中核进入的百分比。(一,b条,d日,**e（电子）**)条形图中的数字表示得分单元格的数量。(**c（c）**)条形图中的数字表示每个条件的单元格轨迹数****P（P）*-值<0.0001***P（P）*-值<0.001和**P（P）*-值<0.01；NS，无显著性。统计检验：Fisher检验一和**e（电子）**，Mann–Whitney测试b条,**c（c）**和d日。误差条为s.e.m。N个≥3.

**图3。在细胞核周围形成动态肌动蛋白网络，并在通过狭窄的收缩时使这个细胞器变形。**
(一)代表性LifeAct-GFP（绿色）表达DC的序列图像，Hoechst（红色）通过2μm宽的收缩染色。比例尺，20 微米。(b条)细胞核周围的归一化平均肌动蛋白强度（绿色）和穿过2μm宽收缩的细胞核圆形度（红色），作为细胞核质心相对于收缩中心位置的函数。(**c（c）**)核周围正常化平均肌动蛋白强度1.5 μm（深绿色）和5 μm（浅绿色）宽的收缩是核质心相对于收缩中心位置的函数。(d日)胶原凝胶中DC迁移的免疫染色；黄色箭头显示肌动蛋白在核变形部位聚集。比例尺，10 μm（左）；5 μm（右）。(**e（电子）**)表达RFP-LifeAct（绿色）和H2B-CFP（红色）的髓细胞在体内伤口愈合。黄色箭头表示肌动蛋白在变形细胞核周围积聚（橙色箭头表示66个观察细胞中的53个）。时间范围以小时：分钟：秒为单位。比例尺，15 微米。(**（f）**)作为核循环的一个函数，mekada鱼迁移的髓细胞核区域的归一化平均肌动蛋白强度。误差线为s.e.m(克)平均肌动蛋白强度是1.5μm宽收缩中X位置DNA厚度的函数。红线表示DNA粘度小于1.5的数据的线性回归 μm（收缩宽度）。误差线为s.d(小时)平均肌动蛋白强度是1.5μm宽收缩中X位置处平均DNA强度的函数。红线表示DNA平均强度小于2500的数据的线性回归澳大利亚微米⁻²。误差线为s.e.m(我)LifeAct-GFP表达（肌动蛋白，绿色）DC的典型旋转圆盘图像，用Hoechst（DNA，红色）染色，收缩2微米宽。比例尺，10 微米。白色箭头表示行扫描的位置。比例尺，2 微米。*L（左）*，收缩长度；n个，单元数；*W公司*，收缩宽度。N个≥2.

**图4。动态核周肌动蛋白网络由Arp2/3成核。**
(一)核进入后，F-actin积聚在2μm宽收缩中的细胞百分比。n个，否；年，是的。数字表示得分的单元格数****P（P）*经费舍尔检验<0.0001。(b条)表达LifeAct-GFP（绿色）的DC的代表性图像，着色为Hoechst（红色），通过或未通过2微米宽的收缩。（i）收缩中细胞和核进入前的时间点；（ii）细胞后但核进入收缩前的时间点；（iii）细胞和细胞核进入收缩后的时间点。比例尺，10 微米。(**c（c）**)左图：成功（绿色）或失败（红色和紫色）通过2μm宽收缩的DC的归一化平均肌动蛋白强度，作为以收缩为中心的核前沿位置的函数。灰色条表示收缩。右图形：缩放左图形的收缩条目（区域R1）。(d日)DMSO处理（绿色）和50中的归一化平均肌动蛋白强度以收缩为中心的核前沿位置函数表示的Latrunculin A处理（红色）DC的nM。灰色条表示收缩。(**e（电子）**)DMSO处理（绿色）和50中测量的收缩肌动蛋白归一化平均强度 nM的Latrunculin A处理DC作为核进入和退出时间的函数。(**c（c）**,d日,**e（电子）**)深色和浅色分别代表平均值和标准差(**（f）**)树突状细胞Arp2/3免疫染色和肌动蛋白丝2μm宽收缩染色的代表性图像。比例尺，15 μm（左）；5 μm（右）。肌动蛋白积聚部位的DNA被夹住是值得注意的。(克)表达LifeAct-GFP（绿色）的DC用Hoechst（红色）染色，收缩2μm宽。左：控制单元；右：Arp2/3抑制后。比例尺，15 微米。(小时)代表性肌球蛋白IIA-GFP（青色）表达DC的序列图像用Hoechst染色（红色）。比例尺，15 μm（左）；5 μm（右）。(我)2μm宽收缩的标准化平均肌球蛋白IIA-GFP（蓝色）强度。*L（左）*，收缩长度；n个，单元数；*W公司*，收缩宽度。N个≥2.所有误差条均为s.e.m。

**图5。Arp2/3-核周肌动蛋白通过削弱层粘连A/C网络，通过收缩促进核挤压。**
免疫染色DC的代表性图像(一)(b条)在2μm宽的收缩和(**c（c）**)在8μm宽的信道中。白色箭头表示层粘连A/C或层粘连B1网络破裂的区域。比例尺10 微米(一,b条（左侧面板）和b条); 5 微米(一,b条（右侧面板）。(d日)在2μm宽和15或5μm长的收缩、直的8μm宽通道和二维基底上显示纹层网络破裂的DC的百分比。(**e（电子）**)2μm宽和15μm长的收缩中破裂椎板区域周长的直方图。(**（f）**)通过百分比和(克)按指示处理的DC在2μm宽的收缩中的通过时间。(小时)表达LifeAct-GFP（绿色）的DC用Hoechst染色（红色）。左：对照siRNA；右图：laminA/C siRNA。比例尺，15 微米。(我)2μm宽收缩中F-actin积累的通过细胞百分比。siCtrl，控制siRNA；siLMNA、Lamin A/C siRNA(d日,**（f）**,克,我)数字表示观察到的单元格数。误差线为s.e.m****P（P）*-值<0.0001***P（P）*-值<0.001和**P（P）*-值<0.01。NS，无显著性。统计检验：Fisher检验**c（c）**和**（f）**，Mann–Whitney测试d日.L（左），收缩长度；*W公司*，收缩宽度。。N个≥3.

**图6。收缩中肌动蛋白的组装并不是原子核特有的，可以由刚性粒子的限制引起。**
(一)按指示处理的DC在2μm宽收缩中的通过百分比。误差线为s.e.m(b条)Sun2 KO（左）和Sun 2 WT（右）免疫染色DC的典型图像，收缩宽度为2μm，长度为15μm。N个=2; 比例尺，15 微米。代表性LifeAct-GFP（绿色）表达DC的序列图像，带有3 用Hoechst（红色）染色的μm内化珠通过3 微米(**c（c）**)和3.5 微米(**（f）**)宽收缩。比例尺20 微米(**c（c）**,**（f）**（左））；5 μm（缩放）。(d日)左：以收缩为中心的胎圈位置；(d日)右图：中所示细胞第一珠周围的归一化平均肌动蛋白强度**c（c）**随着时间的推移。(**e（电子）**)对于内化珠状细胞，在珠状细胞周围有F-actin积聚的细胞百分比（“珠状细胞”），细胞、珠状细胞和核通道的百分比作为收缩宽度的函数（2.5、3和3.5 μm）。数字表示观察到的单元格数N个=3.误差线为s.e.m(克)左：以收缩为中心的胎圈位置；(克)右图：图中所示细胞第三珠周围的归一化平均肌动蛋白强度**（f）**随着时间的推移。(小时)3（绿色）和3.5（蓝色）宽收缩珠周围的归一化平均肌动蛋白强度，作为相对于收缩中心的珠重心位置的函数。误差线为s.e.m(我)在3μm宽的收缩中，珠子周围的归一化平均肌动蛋白强度是珠子速度的函数。*L（左）*，收缩长度；*W公司*，收缩宽度****P（P）-*值<0.0001***P（P）-*值<0.001和**P（P）-*值<0.01。NS，无显著性。统计检验：费希尔检验。

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1. Wilson C.A.等人。肌球蛋白II通过网络分解促进细胞级肌动蛋白网络的运动。《自然》465，373–377（2010）。-项目管理咨询公司-公共医学
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[7] Chan C.E.和Odde D.J.柔顺基底上丝状伪足的牵引动力学。《科学》3221687-1691（2008）。-公共医学

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