細胞信號運動的圖像

最新一期《Biochemical and Biophysical Research Communications (BBRC)》雜志報道，加州大學圣地牙哥分校生物工程研究人員公布了關鍵信號攜帶蛋白paxillin從信息網絡中心出發，沿細胞表面朝細胞核運動的視頻錄像。

BBRC文章高級作者、UCSD Jacobs工程學院生物工程教授Shu Chien說，細胞并不像我們想象的那么簡單，我們甚至不知道這些驅動細胞運動的分子之間的所有相互作用。Chien與文章共同作者Ying-Li Hu通過顯微鏡檢測活細胞，記錄紅色熒光蛋白標記的paxillin分子沿著綠色熒光標記的細胞骨架軌道運動的過程。即便沒有錄像證據，研究人員在過去的 10年中業已證實高等有機物利用paxillin作為各級生長因子受體向核傳遞的運輸遞質和基因表達信號。

由于paxillin故障與許多癌癥、腫瘤轉移以及其它疾病過程有關，癌癥研究人員一直樂衷于弄清paxillin的多種相互作用。誘發腫瘤的信號分子可能依附于paxillin，擾亂控制增生和細胞生長所需的正常粘附和生長因子信號傳遞步驟。比如，會引發子宮癌的人類刺瘤病毒（papilloma virus）生產一種蛋白，與paxillin結合輔助性傳播病毒的致癌潛力。

Chien和Hu最近獲得母牛動脈內膜襯里細胞，向牛動脈內皮細胞添加紅色和綠色熒光標記的遺傳工程蛋白，將之培養在組織培養基中，并拍攝其在模擬血流中使液體穿過細胞膜的過程。在物理刺激下，paxillin運動的方向與液體流動的方向一致。Paxillin主要存在于局部粘附區（focal adhesions），忙于圍繞細胞質膜的活性離散。局部粘附區是富含生長因子受體的區域，將胞外世界與組成細胞骨架的肌動蛋白微絲和微管聯系起來的結構性附著點。 

牛大動脈內皮細胞的延時成像揭示paxillin （橘紅）和肌動蛋白絲一前一后，向細胞核運動

研究人員發現Paxillin是許多信號和結構蛋白的系泊位點，但需要染料標記 Paxillin和對固定在載玻片上的細胞著色才能肉眼觀察。這些固定細胞的快照不能反應Paxillin的運動。Chien說，現在利用新的熒光標記和活細胞錄像顯微鏡能否觀察Paxillin和其它蛋白在細胞內的運動。Chien與Hu的雙色標記技術揭示了紅色標記的Paxillin與綠色標記的肌絲有關。Paxillin或者沿著肌絲滑動或者被肌絲拖動。Chien與Hu還發現Paxillin本身在細胞質中形成長的纖維狀結構。肌動蛋白離開， Paxillin不再運動，其纖維狀結構消失。

Paxillin和肌絲共同運動為我們研究Paxillin從細胞的一個區域（如外周）向另一個區域（如細胞核）傳遞信息提供了參考，雖然整個情況比我們之前所能預料的還要復雜。Chien等曾報道Paxillin能夠快速聚合和解聚，推測細胞通過在運動方向上聚合新的局部粘附位點，在反方向上解聚局部粘附位點而移動。研究人員應用熒光標記技術對局部粘附處的許多其它主要信號傳遞和結構蛋白進行了研究。Chien說我們把所有這些事情整合在一起，會更加清楚細胞的遷移和信號傳遞功能。了解這些過程的細節，就不僅能夠知道正常細胞的功能，而且可以在患病細胞中尋找細胞運動異常或者傳遞錯誤信息的原因。