令人难以置信的3D视频显微镜显示人类白细胞使用分子划线游泳

人类白细胞，称为白细胞，使用新描述的机制游泳，称为分子划线，研究人员报告生物物理学杂志。这种微量威风机制可以解释免疫细胞和癌细胞在体内的各种流体填充的氏菌属中，造成良好或伤害。

“生活细胞的能力自主地令人着迷，对许多生物学职能感到令人着迷，但细胞迁移机制仍然是部分理解的，”法国Aix-Marseille大学的Co-Senure Chines作者Olivier Theodoly表示。“我们的调查结果揭示了作物组织细胞的迁移机制，这是免疫学和癌症研究的关键课题。”

细胞已经进化了不同的策略来迁移和探索他们的环境。例如，精子细胞，微藻和细菌可以通过形状变形或使用称为鞭毛的鞭状附件来游泳。相比之下，已知通过连接到表面和爬网来迁移细胞哺乳动物细胞。众所周知，白细胞不能在2D表面上迁移而不遵守它们。

先前的研究报告称，叫中性粒细胞的某些人类白细胞可能会游泳，但没有证明机制。另一项研究表明，小鼠白细胞可以人为地激发游泳。广泛认为，没有鞭毛的细胞游泳需要细胞形状的变化，但是白细胞迁移的精确机制已经阐述。

这是一个游泳淋巴细胞的细胞骨架的3D段段镜，显示沿着模仿乳房行动的细胞体行驶的突起。信用：SOSPIM显微镜：L. Aoun，O. Theodoly，M.Biarnes，R. Galland

与以前的研究作者Grenoble Alpes大学的Chaouqi Misbah作者，他们的合作者在新的研究中提供了实验和计算证据，即人白细胞可以在2D表面上迁移而不粘在一起，可以使用机制游泳这不依赖于细胞形状的变化。“看着细胞运动给出了细胞像游泳运动员一样使身体变形的错觉”，“Misbah说。“虽然白细胞显示出高度动态的形状，但似乎与乳房行程模式一起游泳，我们的定量分析表明这些运动效率低于推动细胞。”

相反，使用跨膜蛋白的细胞划桨，该跨膜蛋白横跨细胞膜并在细胞外突出。研究人员展示了细胞表面的膜跑步 - 后向后运动 - 在固体或液体环境中推动白细胞迁移，有和无粘连。

然而，细胞膜不会像均匀的跑步机一样移动。一些跨膜蛋白与肌动蛋白微丝连接，其形成细胞骨架和合同的一部分，以允许细胞移动。肌动蛋白细胞骨架被广泛接受作为推进细胞爬网的分子发动机。新发现表明，肌动蛋白结合的跨膜蛋白蛋白划桨并推动细胞向前推进细胞，而自由扩散跨膜蛋白妨碍游泳。

该视频显示了在细胞外浆料分子的后向跑步机的成像。信用：tirf显微镜：n garcia-seyda

研究人员提出通过肌动蛋白驱动的外部跑步机和肌动蛋白结合的跨膜蛋白的内部再循环通过浆状转运来实现连续划桨。具体地，电池后部的桨蛋白封闭在囊泡内，囊泡从细胞膜缩短并运输到电池的前部。相比之下，非划样跨膜蛋白被分类出来，并且不会通过凹形转运进行内部再循环的该过程。

“这种细胞膜的再循环受到在细胞内浆果交通上的群体中的集中研究，但其在摩托斯中的作用几乎没有考虑，”Theodoly说。“蛋白质分类和贩运的这些功能似乎非常复杂的游泳。我们的调查，令我们自己的惊喜，桥梁这类遥远的域名作为MicroWimmers的物理学和纹体交通的生物学。“yabo124

作者称，当它们在液体填充的乳房均匀的菌份，受感染的膀胱，脑脊液或羊水液中迁移时，分子划样可能允许免疫细胞彻底探索身体中的所有位置。向前迈进，研究人员计划调查分子划线在各种环境中的功能，并评估其他类型的细胞是否使用这种迁移模式。

参考文献：“变形虫游泳被推进分子戏中淋巴细胞”由劳伦斯奥恩，亚历山大Farutin，尼古拉斯·加西亚·赛义达，波林内格雷莫哈末萨尔·里维，深水Tlili，Solene宋，宣罗，马丁Biarnes-Pelicot，雷米加朗，吉恩-Baptiste Sibarita，AlphéeMichelot，Claire Hivroz，Salima Rafai，Marie-Pierre Valignat，Chaouqi Misbah和Olivier Theodoly，2020年8月11日，生物物理学杂志。
DOI：10.1016 / J.BPJ.2020.07.033

The work was supported by the French Agence Nationale de la Recherche, the LABEX INFORM, the Région Sud, the Turing Centre for Living systems, the Excellence Initiative of Aix-Marseille University-A*MIDEX, a French ”Investissements d’Avenir” program, and the company Alveole.