很多時(shí)候我們的細(xì)胞需要發(fā)生移動(dòng)。細(xì)胞的移動(dòng)是胚胎發(fā)育以及機(jī)體形成的基礎(chǔ)。免疫細(xì)胞通過(guò)游動(dòng)捕獲入侵者，成纖維細(xì)胞遷移到傷口附近進(jìn)行愈合。但并非所有運(yùn)動(dòng)都是有益的：當(dāng)癌細(xì)胞獲得轉(zhuǎn)移能力時(shí)，腫瘤惡化即開(kāi)始發(fā)生。此外，某些細(xì)菌和病毒可以利用細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)機(jī)制侵入我們的身體。因此，了解細(xì)胞如何移動(dòng)是學(xué)習(xí)如何停止或促進(jìn)運(yùn)動(dòng)以改善人類健康的關(guān)鍵。

最近，來(lái)自Sanford Burnham Prebys醫(yī)學(xué)發(fā)現(xiàn)研究所（SBP）和北卡羅來(lái)納大學(xué)教堂山分校（UNC-Chapel Hill）的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種致密，動(dòng)態(tài)和無(wú)組織的肌動(dòng)蛋白絲納米支架通過(guò)響應(yīng)分子信號(hào)而誘發(fā)形成，這是研究人員首次在分子水平上直觀地觀察到一種響應(yīng)細(xì)胞信號(hào)而觸發(fā)的結(jié)構(gòu)。這一重要發(fā)現(xiàn)擴(kuò)展了我們對(duì)細(xì)胞如何運(yùn)動(dòng)的理解。該研究發(fā)表在《PNAS》雜志上。

（圖片來(lái)源：Sanford Burnham Prebys Medical Discovery Institute (SBP)）

“細(xì)胞電子顯微鏡正在徹底改變我們對(duì)細(xì)胞內(nèi)部運(yùn)作的理解，”該論文的高級(jí)作者，SBP生物信息學(xué)和結(jié)構(gòu)生物學(xué)項(xiàng)目教授Dorit Hanein博士說(shuō)。 “這項(xiàng)技術(shù)使我們能夠收集細(xì)胞區(qū)域的強(qiáng)大3D圖像 - 類似于MRI，可以創(chuàng)建我們身體的詳細(xì)圖像。我們能夠以自然狀態(tài)顯示細(xì)胞，從而顯示出前所未有的肌動(dòng)蛋白納米 - 細(xì)胞內(nèi)的構(gòu)架。“

在這項(xiàng)研究中，科學(xué)家們使用SBP的低溫電子顯微鏡（Titan Krios），人工智能（AI）和量身定制的計(jì)算和細(xì)胞成像方法，將小鼠成纖維細(xì)胞的納米級(jí)圖像與熒光Rac1（一種蛋白質(zhì)）的時(shí)間標(biāo)記光圖像進(jìn)行比較。圖像顯示了由短肌動(dòng)蛋白桿組成的密集，無(wú)組織，類似支架的結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)在Rac1被激活的特定區(qū)域中出現(xiàn)，并在Rac1信號(hào)停止時(shí)迅速消散。這種動(dòng)態(tài)支架與低Rac1激活區(qū)域中的各種其他肌動(dòng)蛋白組件形成鮮明對(duì)比。

“我們感到驚訝的是，實(shí)驗(yàn)后的實(shí)驗(yàn)揭示了這些與Rac1活化相關(guān)的區(qū)域中未對(duì)齊，密集的棒狀肌動(dòng)蛋白的特點(diǎn)，”Niels Volkmann博士說(shuō)。接下來(lái)，科學(xué)家們希望擴(kuò)展該技術(shù)的應(yīng)用范圍，以便可視化更多響應(yīng)其他分子信號(hào)而產(chǎn)生的骨架結(jié)構(gòu)。

資訊出處：Powerful microscope captures first image of nanoscaffold that promotes cell movement

原始出處：Daniel J. Marston, Karen L. Anderson, Mark F. Swift, Marie Rougie, Christopher Page, Klaus M. Hahn, Niels Volkmann, Dorit Hanein. High Rac1 activity is functionally translated into cytosolic structures with unique nanoscale cytoskeletal architecture. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2019; 201808830 DOI: 10.1073/pnas.1808830116