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来自新加坡国立大学新加坡机械生物学研究所(MBI)的科学家发现了细胞用来与周围环境形成初始连接的通用构建模块。这些早期粘连具有100纳米的一致大小，由约50个整联蛋白的簇组成，即使周围表面硬或软，也是相同的。解读粘连形成的普遍性质可以揭示肿瘤细胞如何在不同刚度的表面上感知和迁移，这是转移的标志，癌症在整个身体中扩散的破坏性能力。该研究发表在2015年12月7日的Developmental Cell杂志上。
用于细胞粘附的构建块
细胞通过称为焦点粘连的蛋白质复合物与其环境相互作用。它们充当电池的手和脚，并允许它与周围表面形成物理连接，从而能够从环境发送和接收机械信号。反过来，这又驱动了细胞的许多决定，例如确定要开发的细胞类型，或者它应该移动到哪里的细胞。然而，在体内，细胞可以生长出各种不同的表面，从诸如脑物质的软表面到诸如骨骼的硬表面。虽然细胞可以在软表面和硬表面上形成焦点粘连，但它们如何在这种不同刚度的表面上组装仍然是个谜。
粘着斑复合物中的主要蛋白质是整合素，其跨越细胞膜，在细胞的内部骨架和外表面之间形成连接。整联蛋白结合三个氨基酸的序列(精氨酸 - 甘氨酸 - 天冬氨酸，也称为RGD)。通过在涂有RGD的硬质玻璃或流体人工膜上培养细胞，并用超分辨率显微镜观察粘连形成，由Rishita Changede博士和Michael Sheetz教授领导的MBI科学家团队能够研究粘附形成的分子起源。不同刚度的表面。使用定制的计算算法分析这些数据，可以精确测量粘附尺寸，甚至可以计算每个粘附中的整合素数量。
值得注意的是，他们发现在软质或硬质表面上生长的细胞以完全相同的方式形成粘连。这些早期或新生的粘连由约50个整联蛋白的簇组装而成，直径约为100纳米。尽管与3,500平方微米的平均细胞表面积相比，早期粘连的尺寸小，但它们使细胞能够形成对环境的初始附着。有趣的是，改变RGD涂层的密度也对早期粘连的形成没有影响。即使当RGD密度降低10倍时，形成相同的整联蛋白簇，具有一致的蛋白质组成和大小。
由于早期粘连的形成与表面刚性或RGD密度无关，因此它们代表了细胞与环境粘附的通用模块化单元。与构建块类似，这些模块化单元可以聚集在一起形成更大的粘连。早期粘连的形成也通过机械传感器蛋白talin的快速募集来辅助。一旦细胞在软或硬表面形成这些早期粘连，它就可以使用talin和其他机械敏感蛋白来产生力。根据从表面接收的力，早期粘连可以再循环回到细胞中，或成熟为粘着斑。
这项研究表明，细胞从整合素簇形成早期粘连作为对其环境的第一反应，并且这些通用的模块化粘附单元组装而不需要来自周围表面的外部刺激。了解这些通用的早期粘连如何形成成熟粘着斑的构建模块将为粘着斑介导的机械信号传递及其在细胞生长，发育和疾病中的重要作用提供新的见解。
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