吳聰穎團隊發現液-液相分離過程參與黏著斑動態調控的新機制

2021年4月22日,北京大學基礎醫學院系統生物醫學研究所吳聰穎課題組在Developmental Cell在線發表文章“LIMD1 phase separation contributes to cellular mechanics and durotaxis by regulating focal adhesion dynamics in response to force”,揭示了LIMD1蛋白通過相分離調控黏著斑成熟、機械力信號轉導以及細胞趨硬性遷移等過程。

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黏著斑作為細胞與胞外環境互作的重要細胞結構,其受力后的成熟過程一直備受關注。黏著斑的成熟涉及近千種蛋白質的迅速富集,目前現有模型均不足以解釋這一過程中的蛋白質組織與動態調控過程。

研究人員利用具有不同剛度的水凝膠體系結合熒光成像技術,證明了LIMD1存在機械力敏感的黏著斑定位。通過體外實驗結合光遺傳學方法,研究人員證明了LIMD1在細胞內源表達水平即可在黏著斑位置發生相分離,選擇性地募集晚期黏著斑蛋白如Zyxin、TRIP6等。隨后,研究人員重點探究了LIMD1相分離的細胞生物學功能。對黏著斑進行動態成像并分析發現,LIMD1相分離影響細胞鋪展過程以及黏著斑壽命。同時膠原收縮實驗和牽引力顯微鏡結果證明了LIMD1相分離可以調控細胞對基質施加收縮力的情況。此外,利用具有剛度梯度的基質體系,研究人員還發現LIMD1相分離能夠影響細胞的趨硬性運動。

最后,研究人員探索了機械力信號對LIMD1相分離的調控。利用持續活化和失活的Vinculin突變體,研究人員提出了機械力信號通過活化并打開Vinculin蛋白的自抑制構象來調控LIMD1相分離的機制。

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LIMD1響應機械力信號發生相分離介導黏著斑成熟

綜上所述,本研究創新地將液-液相分離的概念引入到黏著斑調控過程,證明了黏著斑蛋白LIMD1可以在機械力信號的調控下發生相分離,進而調控黏著斑成熟、細胞機械力轉導及趨硬性遷移等過程。本研究為黏著斑動態調控提供了新的研究思路,也為液-液相分離賦予了新的細胞生物學功能。

北京大學基礎醫學院博士研究生王源和張春蕾為論文的共同第一作者。北京大學系統生物醫學研究所吳聰穎研究員和北京大學基礎醫學院優博培育計劃梁令博士為本文的共同通訊作者。該工作還受到北京大學生物醫學前沿創新中心孫育杰教授和清華大學生命科學學院李丕龍研究員等的支持與合作。

原文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.devcel.2021.04.002

(基礎醫學院)


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