新型DNA荧光探针应用于活细胞运动过程的机械力可视化研究

2021-06-08 09:15:52 来源：中国科学报

日前，《自然—细胞生物学》在线发表了武汉大学高等研究院教授刘郑课题组在生物物理交叉领域的最新研究成果。课题组设计出一种新型DNA结构的荧光张力探针，并应用于活细胞运动过程的机械力可视化研究。该技术有望成为研究肿瘤细胞迁移、免疫细胞识别和激活等机械力深度参与生命过程的重要工具。

电学、化学和力学是细胞内最常见的三大信号系统，它们相互协调，共同维持着细胞的生命活动。前两者已被广泛研究，而细胞的机械力信号传递过程因缺少有效的研究方法，人们对其认识有限。实际上，细胞的生命过程不断地受到挤压、拉伸、弯曲和拉扯细胞外基质等过程产生的机械力的调控。尽管细胞上每个受体传递的机械力小得令人难以置信——分布于几公称压力到几十公称压力范围内，但是这些机械力信号可以深刻影响胚胎发育、肿瘤迁移、免疫识别等多种过程。因此，在空间和时间上对细胞机械力进行精准表征，可以帮助人们深入认识细胞如何利用微观力学信号诱导和改变相关的生物化学信号。

该工作设计出一种新型DNA结构的荧光张力探针，并应用于活细胞运动过程的机械力可视化研究，具有力学量程宽、可逆、单分子灵敏度等优势，并可以用光来控制该探针的机械结构，进而实现控制细胞力的功能。通过对细胞迁移过程中整合素介导的机械力进行研究，研究人员发现一类少量但传递更强机械力的整合素团簇（力学热点）在细胞运动过程中扮演着重要角色。