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细胞迁移的极化

2022.7.18

当细胞胞膜上的受体接触到周围环境里面的迁移信号分子之后,细胞内部与细胞迁移有关的物质会重新分布,细胞显出“前”和“后”两端,为迁移做准备。物质如β机动蛋白的mRNA,Arp2/3复合体还有一些化学感受器,会呈现出前多后少的分布状况,与之相反的是Ca2+。虽然两种物质有着不同的分布趋势,但是它们的目的都是一样的,就是促进细胞的移动性。

  β机动蛋白的mRNA在细胞收到迁移信号之后会集中在细胞前端,为这里提供微丝单体。而为Arp2/3复合体七条肽链编码的mRNA也会齐集在突出端。这种mRNA的局部汇聚反过来却需要微丝还有微管的协助。这种mRNA汇聚的发生对细胞迁移有极大的好处。一方面降低了细胞对之调控或降解的难度,另一方面它们的新生翻译产物互相靠近又有利于复合体的快速组装(这种现象被称做共同翻译组装,英文:cotranslational assembly),同时也保证了各自的正确折叠,避免与其他细胞成分发生负面的相互作用。

  钙离子的分布与上面提到的不同。Ca2+前端分布浓度低,而尾端高。如果在一迁移中的白细胞侧边放入迁移信号物,人们发现细胞内的钙离子水平先是总体升高,然后再分布成前低后高的状态,细胞转弯。如果此时撤销新放入的信号,白细胞会接着按照新的信号物浓度继续其迁移。很多微丝结合蛋白,如I和II型肌球蛋白,凝胶溶素,辅肌动蛋白(辅肌动蛋白)和丝束蛋白(fimbrin)都受到钙离子的调控。因此钙离子是细胞由溶胶变凝胶(sol-to-gel)过程中重要的一员。前端盖离子浓度低,能激活I型肌球蛋白,抑制微丝分解蛋白,拨转由钙离子调控的微丝交联蛋白,因此有利于微丝网络的形成。而尾部高钙离子浓度则会导致微丝的解聚,激活凝溶胶蛋白,促成溶胶状态的出现,而且会激活II型肌球蛋白,使外皮微丝网络收缩。总的说来,钙离子的胞内浓度梯度对微丝的周转起到了很重要的作用。


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