[细胞外矩阵刚度通过AMPK激活诱导线粒体形态异质性]
Peiyan Duan1, Yi Liu1, Xinyi Lin1
1( 610041) Institute of Biomedical Engineering, West China School of Basic Medical Sciences and Forensic Medicine, Sichuan University, Chengdu 610041, China.
细胞外矩阵的刚性会影响人类介质干细胞 (hMSCs) 中的线粒体形状. 更硬的环境激活AMP激活蛋白激酶 (AMPK),导致线粒体的分裂.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 细胞生物学 细胞生物学
- 机械生物学 机械生物学
背景情况:
- 线粒体形态对于细胞功能和恒常状态至关重要.
- 细胞外矩阵 (ECM) 刚性越来越被认为是细胞行为的关键调节者.
- 人类介质干细胞 (hMSCs) 是研究机械反应的相关模型,因为它们具有差异化潜力.
研究的目的:
- 研究细胞外矩阵刚性如何影响hMSCs中的线粒体形态.
- 阐明AMP激活蛋白激酶 (AMPK) 在调解这些线粒体机械反应中的作用.
- 探索通过AMPK调制操纵线粒体形态的潜力.
主要方法:
- 在不同硬度的聚烯胺水凝上培养hMSCs (1kPa软,20kPa硬).
- 使用激光共聚焦显微镜评估了线粒体形态.
- 西方斑点和免疫光被用来评估AMPK的表达和激活.
- 使用激活剂 (A-769662) 和抑制剂 (化合物C) 来操纵AMPK活性.
主要成果:
- 软矩阵 (1kPa) 促进了延长的线状线粒体网络 (74%的线粒体).
- 刚性矩阵 (20kPa) 诱导了线粒体碎片化和点状形态 (63.3%的线粒体).
- AMPK激活 (用p-AMPK/AMPK比衡量) 与矩阵刚度显著增加,并显示核局部化.
- 在软矩阵上AMPK的药理活性诱导了碎片化,而在硬矩阵上的抑制促进了融合.
结论:
- 细胞外矩阵刚度直接调节hMSCs中的线粒体形态.
- AMPK作为一个关键的调解者,增加了性激活AMPK和促进线粒体裂变.
- 调节AMPK酸化提供了一种潜在的策略,可以逆转矩阵刚度对线粒体形态学的影响.
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