导论细胞运动和迁移

Cell Biology

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Summary

在两个正常的生物学和疾病,细胞运动和迁移起重要作用。一方面,迁移允许细胞产生复杂的组织和器官,在开发期间,但另一方面,使用相同的机制是由肿瘤细胞移动和传播的过程被称为癌症转移。其中一个主要的细胞机械,使细胞运动可能是肌球蛋白和肌动蛋白分子,聚集在一起称为"肌动球蛋白",造成收缩力量拉中不同方向的单元格胞内网络。

在这个视频中,朱庇特概述历史领域的细胞迁移,注意到对肌肉收缩导致肌动球蛋白仪器发现如何早期工作。然后,我们探索的一些研究人员还询问细胞运动和审查技术用于研究这种现象的不同方面的问题。最后,我们看看如何研究人员目前正在研究细胞迁移,例如,更好地理解转移。

Cite this Video

JoVE Science Education Database. 细胞生物学精要. 导论细胞运动和迁移. JoVE, Cambridge, MA, (2019).

细胞运动是需要很多的生理和病理过程,包括细胞迁移运动的白血细胞应对病毒感染,在胚胎发育和癌症细胞正在进行转移。两种细胞的蛋白,肌动蛋白和肌球蛋白,形成的动力装置的主要构造块。

在这个介绍性视频中,我们将回顾一些具有里程碑意义发现领域的细胞运动和迁移。然后,我们将重点介绍几个悬而未决的问题,关于细胞运动,其后讨论古典和先进的工具,用于研究动力。最后,我们会将包裹一些示例实验。

让我们先看与此字段关联的重要发现。

17 世纪,安东范列文虎克,借助显微镜,成为观察精子和细菌的运动第一人。几个世纪后,西奥多 · 威廉 · 英格曼和威廉 · 菲费尔发现刺激驱动的细菌运动,包括: 趋光性,是影响光; 运动趋化性 — — 运动对各种化学物质;和 aerotaxis — — 运动中氧的回应。大约在同一时间,伊利亚 · 延年益寿执行一个有趣的实验,他刺了带刺的玫瑰,透明海星幼虫和观察细胞在伤口处从身体的其他部位移动。这导致白细胞迁移到一个站点的损伤,免疫学领域开拓进取的观念。

细胞运动的机理的认识开始几年前,当研究看似无关的现象 — — 肌肉收缩。在 1859 年,威廉 Kühne 分离出肌肉中的蛋白质,他认为负责其刚度,并称之为肌球蛋白。

1942 年,Brunó 费伦茨 Straub 发现"肌球蛋白"筹备工作实际上包含辅助蛋白,肌动蛋白。我们现在知道,肌动蛋白和肌球蛋白相互作用形成复杂,产生收缩的肌动球蛋白。1974 年,玛格丽特 · 克拉克,而工作在詹姆斯 Spudich 黏,肌动球蛋白样结构的特点,并建议其参与非肌肉细胞运动。

1983 年,Spudich,和迈克尔 Sheetz 模型体外肌动球蛋白,我们对当今理解其机制铺平了。我们现在知道 ATP,细胞中的一个"高能"分子将绑定到肌球蛋白和肌球蛋白分子"爬行"的权力沿着平行的肌动蛋白分子,从而产生收缩的力量,在非肌肉细胞可以在迁移过程中拉向前的单元格。

简短的历史概述以后, 咱们讨论几个问题科学家今天问的细胞运动。

研究人员感兴趣的学习如何将环境线索直接细胞运动。细胞在响应各种信号,包括那些开车胚胎发育或警报免疫细胞至感染的部位移动。这些信号是通常化合物一些细胞,诱导迁移的特定类型的细胞向他们释放的。因此,这种趋化感应的机理的研究可以帮助科学家更好地了解的疾病的细胞迁移打乱了。

另一个重要的研究领域涉及细胞使用移动的分子机制。除了允许灵活的形状扩展突起,"爬行"沿表面细胞肌动球蛋白装置,研究人员还试图了解如何可以用其他细胞骨架的元素,如微管形成精子尾部的"轴",以及复杂的分子机器,形成细菌鞭毛驱动细胞运动。

最后,一些科学家探索细胞如何彼此交互和组,在早期胚胎发育,以及伤口愈合过程中发生一起迁移。

此外,因为体内的细胞实际上存在内网称为细胞外基质,简称 ECM,调查如何细胞相互作用的分子和侵入 ECM 可以帮助理解肿瘤转移等现象。

现在,我们有思想领域中的提问,让我们了解一些突出的技法。

划痕法用于模型如何上皮细胞重新填充一个开放的区域 — — 一个类似于伤口愈合的过程。在此过程中,伤口是通过运行针提示通过细胞培养皿创建的。随着细胞的生长回这种差距随着时间的推移,其运动轨迹可以跟踪使用跟踪软件,以评估运动速度和位移。

万士隆迁移实验是另一种经典方法用于研究趋化,是细胞化学吸引的过程。在这种测定方法,趋化解决方案添加到井,然后万士隆庭都放在这些井内,最后,对膜的上侧添加一个洄游的细胞类型。可以使用显微镜和血球计数器计数细胞向趋化迁移的数量。

在工程技术中的研究进展已允许微流体设备,组成合适的表面刻蚀的超微型渠道的建设。为迁移试验通道通常有两个端口: 一个用于细胞悬浮液,另一为化学刺激加法加法。然后可以在显微镜下研究了对细胞的洄游行为的刺激影响。

要研究细胞侵入 ECM,研究人员可以执行 3D 的入侵检测方法。在此方法中,科学家培养细胞在三维矩阵由组件如胶原蛋白组成。然后,复杂的软件的帮助他们可以跟踪入侵的三个维度。此方法是研究肿瘤发展特别有用。

最后,延时荧光显微镜可用于跟踪活细胞在体内。基因编码的荧光蛋白可以引入动物模型。可以使用复杂的成像方法,双光子显微镜追踪现在表达荧光蛋白的细胞的迁移路径。

现在,让我们检视一些当前的这些细胞运动和迁移检测应用。

如前所述,细胞迁移在肿瘤转移中发挥重要的作用。在这里,科学家培养肿瘤细胞嵌入在一个矩阵与脑片万士隆室中。之后孵化,样品染色,并采用免疫荧光分析。结果表明肿瘤细胞侵入脑片。

之后感染,细胞释放趋化因子,是诱导迁移的中性粒细胞的趋化因子蛋白质。中性粒细胞是巨噬细胞,先天免疫系统的重要组成部分。在这里,研究人员评估使用万士隆迁移实验这种现象。他们镀细菌感染的上皮细胞的膜,侧,而中性粒细胞培养液的上侧。结果表明大量的中性粒细胞迁移在受感染的细胞。

最后,微流控室检测可以用于检查细菌趋化性。在这里,科学家评估引诱剂和防水性能的两种物质 — — L-天门冬氨酸和硫酸镍 — — 使用可以在一次实验测试几个浓度专门微流控室。获得的数据表明,随着引诱剂和驱避剂浓度增加,细菌迁移而远离测试分子也有所增加,分别。

你刚看了朱庇特的简介细胞运动和迁移。在本演示中,我们回顾了细胞运动和迁移研究中的主要里程碑。接下来,我们讨论了一些当前的问题,被问到和今天在实验室中使用的工具。最后,一些示例实验强调了这些技术的应用。一如既往,感谢您收看 !

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