冯世亮 周吕文 吕守芹†, 龙 勉†,

∗(宁波大学机械工程与力学学院,浙江宁波 315211)

†(中国科学院力学研究所生物力学与生物工程中心、中国科学院微重力重点实验室,工程化构建与力学生物学北京市重点实验室,北京 100190)

∗∗(中国科学院大学工程科学学院,北京 100049)

引言

上皮细胞(epithelial cells)彼此借助粘着连接(adherens junctions,AJs)形成连续上皮组织,由此发挥屏障、增殖调控等生理功能[1-2].上皮性钙粘附蛋白(Ecadherin,E-cad)作为一种跨膜蛋白,是调控AJs 形成的核心分子机制[3].一方面,E-cad 胞外结构域在Ca2+参与下,在胞间或同一细胞表面分别形成反式/顺式二聚体(trans-/cis-dimerization)[4],其胞质结构域则借助α,β 连环蛋白(α-,β-catenin)与肌动蛋白(F-actin)锚定[5]; 另一方面,胞间E-cad 成键引起Rac,Cdc42等Rho 家族小G 蛋白(Rho GTPase)激活[6],进而激活下游F-actin 结合蛋白(例如:Arp2/3,myosin-II,αactinin),调控肌球蛋白皮层(actomyosin cortex) 动态重组[7-9],由此将更多E-cad 募集至细胞接触区域,促使AJs 成熟[10].

近年来,随着体外重构(in vitroreconstitution)、活细胞成像等实验手段的广泛应用,研究者愈渐认识到皮层张力对于AJs 建成起整合性调控作用.Murrell等[11]将F-actin 积簇于脂质双层膜表面,再加入αactinin、myosin-II,由此可体外重构出actomyosin 皮层结构; 该实验借助改变F-actin 结合蛋白的密度控制皮层流变属性,通过检测F-actin 持续长度论证了Factin 屈曲及皮层松散结构可有效增强收缩应变.Wu等[12]对AJs 上粘着小带(zonula adherens,ZA)及侧边区域(lateral junctions) 进行激光烧灼,观测到前者回缩速率明显高于后者,说明ZA 区域维持着较高张力.Leerberg 等[9]将myosin 常规轻链基因(MRLCDD)转入Caco-2 细胞,使之表达myosin-II 磷酸化突变体以提升皮层张力,最终通过靶向实验验证了以α-catenin 受力打开VH2 结构域、从而募集vinculin 为主……