使用两步DNA张力传感器测量整体力加载速率

科学领域:

• 细胞机械生物学 细胞机械生物学
• 生物物理学的生物物理.
• 分子和细胞生物学分子和细胞生物学.

背景情况:

• 通过整合素受体对细胞外基质 (ECM) 的细胞力量对于细胞运动性,伤口愈合和癌症转移至关重要.
• 分子张力光显微镜 (MTFM) 已经量化了整合素受体力,但尚未完全描述力动态,例如负载率 (LR).

研究的目的:

• 开发和验证一种基于DNA的新型探针,用于测量活细胞中整合素-连接体相互作用的强荷率 (LR).
• 为了描述参与ECM连接体的整合素的力动态和键寿命.

主要方法:

• 设计了一个具有两种不同的机械过渡的DNA探针 (4.7 pN发针展开,56 pN双重剪切),产生独特的光签名.
• 在活细胞中利用单分子光显微镜观察这些转变.
• 在8个单元中对数以万计的力事件进行了自动化分析.

主要成果:

• 在强度>4.7 pN的情况下,整合素键寿命呈指数级下降 (τ = 45.6 秒).
• 相互作用的一个子集 (<10%) 达到>56 pN,平均负载率为1.3 pN/s,局部位于细胞外围.
• 证明了LR探针对各种机械受体和细胞模型的模块性.

结论:

• 开发的LR探头准确地测量了活细胞中的强荷率,为机械传导提供了关键的见解.
• 这项技术推动了细胞-ECM相互作用,受体信号和粘附形成的研究.
• 模块化设计促进了机械生物学研究中的广泛应用.