整合素和N-钙黏素协同调控间充质干细胞极性的力学生物学机制研究

摘要

目的 研究整合素和N-钙黏着糖蛋白（N-钙黏素）介导的力学黏附对间充质干细胞极性的协同调控作用，并探索其力学生物学机制。方法 构建双层聚乙二醇（polyethylene glyeol, PEG）水凝胶，分别修饰RGD和HAVDI多肽，实现与整合素和N-钙黏素的力学黏附，模拟整合素介导的细胞-细胞外基质间以及N-钙黏素介导的细胞-细胞间力学相互作用。通过免疫荧光染色表征整合素力学黏附、N-钙黏素力学黏附以及不同细胞内力作用下，有无接触HAVDI多肽的单细胞的极性蛋白磷酸肌醇3-激酶（phosphatidylinositol 3-kinase, PI3K）和磷酸化肌动蛋白轻链（phosphorylated myosin light chain, pMLC），并用Image J分析其表达强度和极性分布情况。结果 整合素力学黏附诱导接触组中PI3K和pMLC蛋白的极性强度高于非接触组，并使得接触组中PI3K蛋白与β-连环蛋白的极性夹角集中在135°～180°之间，pMLC与β-连环蛋白的极性夹角集中在0°～45°之间。抑制整合素的功能会抑制接触组中PI3K的极性分布，但不会改变pMLC蛋白的极性分布。N-钙黏素力学黏附对PI3K和pMLC蛋白的极性分布的影响与整合素类似，但抑制N-钙黏素的力学黏附作用，会同时抑制接触组中PI3K和pMLC蛋白的极性强度和极性夹角分布，并且会削弱整合素β1的极性强度，降低整合素β1与β-连环蛋白的极性夹角富集在135°～180°之间的细胞百分比。同时发现降低细胞内力会削弱PI3K和pMLC蛋白的极性强度及其极性分布，增强细胞内力会增强PI3K和pMLC蛋白的极性强度及其极性分布。结论 整合素和N-钙黏素协同调控细胞蛋白的极性分布，N-钙黏素可以通过局部抑制整合素的方式在干细胞极性调控中发挥重要作用。

关键词

整合素类 / N-钙黏着糖蛋白类 / 细胞极性

基金资助

国家自然科学基金（No.12022206、No.11772253）;; 陕西省重点研发计划国际科技合作重点项目（No.2022KWZ-17）资助