第三十卷 第五期 - 2016年五月六日 PDF
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機械感受性鈣池調控鈣離子流對於細胞極性形成之調控
黃奕帷1, 張淑淨2, 韓逸成3, 黃暉庭4, 林錫慧1, 沈孟儒3,5,*, 湯銘哲1,3, 邱文泰2,3,6
1 國立成功大學生理學研究所
2 國立成功大學生物醫學工程學系
3 國立成大大學基礎醫學研究所
4 國立成功大學生命科學系
5 國立成功大學藥理學研究所
6 國立成功大學前瞻醫療器材科技中心
 
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胞極性的形成為方向性之移行所必須,並且在生命個體之眾多生理與病理作用過程中扮演重要的角色;例如,大腦皮質新生之神經細胞移行、發炎組織部位之白血球浸潤、血管新生、傷口修復與癌症轉移等皆為方向性移行的典型例子。先前的研究中指出鈣離子會聚集於具有極性之細胞的尾端。鈣池調控鈣離子流是非興奮細胞鈣離子進入細胞內的主要方式,其主要調控分子的組成包括內質網上的鈣離子感受分子STIM1以及細胞膜上的兩個鈣離子通道TRPC1和Orai1。本研究運用在方向性之移行時會形成顯著極性形態之人類骨肉瘤U2OS細胞來檢視鈣池調控鈣離子流對於形成細胞極性所扮演之重要角色。我們的研究分析顯示鈣離子會聚集於極性細胞的尾端,且細胞外鈣離子進入細胞內為形成細胞極性所不可或缺。利用鈣池調控鈣離子流的抑制劑可以瓦解細胞極性的形成,而且抑制效果與抑制劑濃度呈現正相關之關係。此外,由微囊蛋白1(caveolin-1)、瞬時受體電位陽離子通道蛋白1(TRPC1)和鈣離子釋放激活鈣離子通道蛋白1(Orai1)所形成之離子通道複合體主要聚集於極性細胞的尾端。利用TRPC1之基因抑制或抑制劑可以減少細胞極性的形成;反之,Orai1之基因抑制並不會影響細胞極性的形成。更進一步,破壞脂筏或是過度表達微囊蛋白1會導致細胞極性形成的比例下降。另一方面,我們同時也發現軟性基材會造成細胞極性的形成、鈣池調控鈣離子流和細胞硬度顯著的下降。軟性基材可能藉由造成細胞骨架之微纖維與微管組裝的紊亂,進而抑制調控具有機械感受特性之瞬時受體電位陽離子通道蛋白1的活性。
鈣離子調控細胞極性之形成。鈣離子會聚集於具有極性之細胞的尾端。Fluo-4/AM是一種化學之鈣離子螢光探針,可以用來評估極性與非極性之U2OS細胞質內的鈣離子濃度。細胞利用2μmM Fluo-4/AM 染色30分鐘後,接著利用共軛焦螢光顯微鏡於488 nm雷射光激發下來拍攝螢光影像。Fluo-4/AM的發散光可以呈現為綠色螢光(上方欄位)與偽彩色影像(下方欄位)。
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