跳动城乡网细胞形成粘附结构以将自身锚定在环境中。这些粘附的协调组装和分解也使细胞能够从一个地方移动到另一个地方。
粘连有多种形式，但粘着斑是研究最多的类型。到目前为止，人们认为当细胞移动时它们总是会重新构建。由凯泽斯劳滕研究小组领导的一项研究首次表明，不同形式的粘连可以相互转化。
在此过程中，蛋白质支架保持完整。研究小组表示，只有与其结合的蛋白质发生了变化。他们的论文发表在《自然通讯》杂志上。
我们体内的细胞密集地固定在组织内，而其他细胞则像免疫细胞一样移动。它们的共同点是需要特定的结构来适应环境。“这些是特殊的蛋白质复合物，使粘附成为可能，”凯泽斯劳滕-朗道大学(RPTU)从事纳米生理学研究的TanjaMaritzen教授博士说。
这种粘附不仅在组织内的细胞中发挥作用，而且在细胞必须移动的过程中发挥作用，例如在胚胎发育期间或当细胞必须迁移以闭合伤口时。它们对于细胞与其环境的沟通也很重要。
“这意味着在某些条件下，细胞需要非常持久的粘附，而在其他条件下，则需要动态结构来实现运动，”Maritzen继续说道。因此，研究人员区分了不同类型的粘附结构。“局灶性粘连，也称为经典粘连，是研究得最多的一种。”
细胞膜中的特定蛋白质复合物负责这种形式的粘附。它的结构如下：特殊的蛋白质，即整合素，锚定在膜上。它们有一个位于细胞外部的部分，通过该部分与细胞外基质的特定蛋白质结合，从而粘附到细胞嵌入的材料上。整合素还通过蛋白质复合物牢固地附着在细胞内部的结构上。例如，它含有桩蛋白作为粘着斑的典型成分。
此外，还有所谓的网状粘连、粘连网络和回缩纤维，它们也都含有整合素，但它们的组成不同，例如其中没有发现桩蛋白。这三种类型的粘连也称为非规范粘连。它们还没有得到很好的研究。
“到目前为止，人们认为粘着斑会完全重新出现，例如，当细胞移动时，”Maritzen说。在目前的研究中，由凯泽斯劳滕教授和她的同事FabianLukas博士领导的团队研究了不同形式的粘连是否可以相互转化的问题。
当前研究的第一作者卢卡斯解释说：“我们假设整合素作为基本支架保持完整，而相关的分子复合物被交换。”
在他们的研究中，研究小组受益于他们长期以来一直在研究一种特定的蛋白质stonin1。“这种蛋白质存在于非典型粘连中，但不在粘着斑中，因此可以用作这些结构的识别特征，”卢卡斯解释道。
为了验证他们的假设，研究人员进行了一系列实验。为此，他们用CRISPR/Cas9基因剪刀修改了stonin1和整合素ß5的基因，将荧光蛋白的DNA序列附加到一端。这使得可以使用荧光显微镜在细胞中观察它们。此外，他们还标记了桩蛋白。
然后，他们使用高分辨率显微镜观察活细胞膜上的粘附结构，并跟踪它们的发育，例如在细胞分裂时。为了分裂，细胞必须形成一个球体，在此过程中分解其粘着斑。“这样一个细胞周期大约需要120分钟。在此期间，我们发现整合素保持不变，”Lukas说。
然而，paxillin和stonin1蛋白的情况有所不同。Maritzen总结道：“我们观察到桩蛋白会随着时间的推移而消失，而stonin1则会出现。因此，粘附结构仍然存在于细胞中，只是改变了分子组成。”
在细胞分裂过程中，细胞利用网状粘附力附着在其环境中。分裂后，可以观察到以下情况：在两个子细胞中，网状粘连再次变成粘着斑。
在进一步的实验中，他们研究了运动细胞中发生的情况。“当细胞迁移时，它们会留下膜丝，即所谓的回缩纤维。在这里，我们也看到整合素作为稳定的支架保留在这些结构中。当细胞改变方向并穿过回缩纤维向后移动时，stonin1随着时间的推移，被桩蛋白取代，这样回缩纤维就变成了粘着斑，”卢卡斯说。
结果首次表明不同形式的粘连之间存在密切联系：粘着斑并不总是像之前假设的那样从头开始产生，而是通过稳定的整合素主链的回收而产生，其中仅交换特定的结合配偶体。
来自凯泽斯劳滕RPTU、柏林莱布尼兹分子药理学研究所、柏林马克斯德尔布吕克分子医学中心、柏林自由大学、查理特医学大学和贝塞斯达(马里兰州)国家心肺血液研究所的研究人员参与研究。
