精确测量移动细胞和固定细胞的不同丝状细胞骨架特征

大多数生物细胞在生物体中都有固定的位置。然而，细胞可以变得移动并在体内移动。例如，在伤口愈合期间或肿瘤细胞不受控制地分裂并在体内迁移时，就会发生这种情况。移动细胞和静止细胞在各种方面有所不同，包括它们的细胞骨架。

蛋白质细丝的这种结构使细胞稳定，可拉伸并抵抗外力。在这种情况下，“中间丝”起着重要作用。有趣的是，在移动细胞和固定细胞中发现了两种不同类型的中间细丝。

哥廷根大学和苏黎世联邦理工学院的研究人员成功地精确测量和描述了这两种灯丝的机械性能。在这个过程中，他们发现了与非生物材料的相似之处。结果已发表在Matter上。

科学家们使用光镊来研究细丝在张力下的行为。他们将细丝的末端连接到微小的塑料珠子上，然后在激光束的帮助下以受控方式移动。这拉伸了两种不同类型的细丝，它们被称为vimentin和角蛋白。研究人员计算出拉伸需要哪些力，以及不同细丝在拉伸几次时的行为。

令人惊讶的是，两种不同的细丝在反复拉伸时表现得截然不同：vimentin细丝变得更软并保持其长度，角蛋白丝变长并保持其刚度。实验结果与分子相互作用的计算机模拟相匹配：在vimentin细丝中，研究人员假设结构打开，类似于由几种成分制成的凝胶;在角蛋白丝中，他们假设结构相互移动，就像在金属中一样。

这两种机制都解释了细胞骨架中的中间丝网络可以非常强烈地变形而不会受到损害。然而，这种保护因素可以用根本不同的物理原理来解释。

“这些结果扩展了我们对为什么不同细胞类型具有如此不同的机械性能的理解，”该研究的第一作者Charlotta Lorenz博士解释说。

哥廷根大学X射线物理研究所的Sarah Köster教授和该研究的负责人补充说：“我们可以向大自然学习，并考虑设计新的，可持续的和可变形的材料，这些材料的性能可以选择或设计为完全符合要求。

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