Caldesmon controls stress fiber forcebalance through dynamic cross-linking of myosin II and acti...

image1

圖1|卡爾德斯蒙是收縮應(yīng)力纖維的動(dòng)態(tài)成分。一個(gè)具有代表性的3D-SIM圖像顯示升筏,Caldesmon定位于可收縮的腹側(cè)應(yīng)力纖維和橫向弧撑柔,但在U2OS細(xì)胞的非可收縮的背側(cè)應(yīng)力纖維中不存在。通過(guò)特異性抗體(上行)觀察內(nèi)源性卡爾德斯蒙您访,并應(yīng)用mCherry-Caldesmon構(gòu)建來(lái)確認(rèn)該蛋白的亞細(xì)胞定位(第二行)铅忿。我們用熒光熒光素觀察肌動(dòng)蛋白絲。在底部的面板是在上面的面板中用白色的盒子表示的區(qū)域的放大倍數(shù)灵汪。其中檀训,1柑潦、1‘和1“顯示背側(cè)應(yīng)力纖維缺失內(nèi)源性卡爾德斯蒙,2峻凫、2’和2”內(nèi)源性卡爾德斯蒙定位位于腹側(cè)應(yīng)力纖維渗鬼,3、3‘和3”卡爾德斯蒙定位位于橫弧荧琼,4譬胎、4’和4”內(nèi)源性卡爾德斯蒙定位位于皮質(zhì)應(yīng)力纖維。這些圖像總結(jié)了至少三個(gè)人的觀察結(jié)果
未經(jīng)處理的野生型U2OS細(xì)胞(圖b)的腹側(cè)應(yīng)力纖維命锄,5μM對(duì)氨基泡比他汀處理的U2OS細(xì)胞(圖c)堰乔,以及野生型U2OS細(xì)胞腹側(cè)應(yīng)力纖維中GFP-NM-IIA重鏈的動(dòng)態(tài)
e、恢復(fù)曲線表明脐恩,與NMII-A相比镐侯,卡爾德斯蒙是應(yīng)力纖維的高度動(dòng)態(tài)成分
f、GFP-卡爾德蒙在對(duì)照組和對(duì)氨基泡比他汀處理細(xì)胞中的恢復(fù)曲線提供了NM-IIA抑制不影響卡爾德蒙的動(dòng)力學(xué)驶冒。圖顯示了三個(gè)實(shí)驗(yàn)中n = 21個(gè)(卡爾德斯蒙對(duì)照)苟翻、18個(gè)(卡爾德斯蒙泡比他汀)和23個(gè)(NM-IIA對(duì)照)細(xì)胞的平均±掃描電鏡只怎。

Caldesmon is an extended protein and its N-terminal domain associates with the neck of myosin II filament

兩個(gè)不同蛋白質(zhì)帶了不同的標(biāo)記袜瞬,將看相互交聯(lián)的情況,用了5個(gè)不同的區(qū)域身堡,線的掃描看歸一化熒光強(qiáng)度邓尤,NMIIA tail 和FL 的分布,看了幾個(gè)不同點(diǎn)對(duì)應(yīng)的情況

a贴谎、從表達(dá)全長(zhǎng)卡爾德斯蒙的U2OS細(xì)胞中獲得的3D-SIM圖像的一個(gè)典型例子汞扎,其中mCherry(洋紅色)和GFP(綠色)分別融合到蛋白的N端和c端。右邊的面板是整個(gè)細(xì)胞圖像中用白色盒子表示的區(qū)域的放大倍數(shù)擅这。面板1‘中的黃線顯示了一個(gè)用于線掃描的區(qū)域的示例澈魄。比例尺,整個(gè)細(xì)胞10μm仲翎,放大圖像2μm
b痹扇、Cald-GFP的線形圖分析表明,卡爾德蒙的N端和c端GFP與mCherry之間的平均距離為~0.3μm溯香。線形圖顯示了來(lái)自三個(gè)細(xì)胞的n = 30細(xì)絲的歸一化熒光強(qiáng)度±掃描電鏡的平均值鲫构。
c、從表達(dá)mCherry-Caldesmon(洋紅色)的U2OS細(xì)胞中獲得的具有代表性的3D-SIM圖像玫坛,并用NM-IIA尾巴特異性染色
d表達(dá)mCherry-Cald(洋紅色)的U2OS細(xì)胞的代表性3D-SIM圖像结笨,并用NM-IIA RLC特異性抗體染色(綠色)。白色的盒子表示放大的區(qū)域。放大的圖像1‘顯示了一個(gè)用于線狀圖分析的NM-IIA線絲的例子炕吸。c和d面板伐憾,分別為5、2.5和1μm赫模。
e树肃、Caldesmonn端與NM-IIA尾共定位的線形圖分析。線掃描=意味著來(lái)自三個(gè)細(xì)胞的n個(gè)= 15個(gè)細(xì)絲的±掃描電鏡瀑罗。
f扫外、卡爾德斯蒙n端與NM-IIA RLC共定位。線掃描=意味著來(lái)自兩個(gè)細(xì)胞的n個(gè)= 22個(gè)細(xì)絲的±掃描電鏡廓脆。

image3

卡爾德斯蒙敲除細(xì)胞在細(xì)胞形態(tài)和遷移方面存在缺陷

a具有代表性的Western blot圖像顯示對(duì)照和卡爾德斯蒙寡聚1和寡聚2敲除(KO)U2OS克隆的全細(xì)胞裂解物中卡爾德斯蒙蛋白水平。選擇由oligo1和oligo2 Cas9構(gòu)建物產(chǎn)生的Caldesmon KO克隆2(第2和第6通道磁玉,綠色表示)進(jìn)行進(jìn)一步分析停忿。以GAPDH作為加載對(duì)照。
b野生型和卡爾德斯蒙寡核苷酸2敲除U2OS細(xì)胞的代表性廣域圖像蚊伞,在纖維連接蛋白涂層的弩形微模式上生長(zhǎng)席赂,并用文庫(kù)林特異性抗體和大肝素染色。與野生型細(xì)胞相比时迫,鈣素耗盡的細(xì)胞顯示出更少的應(yīng)力纖維網(wǎng)絡(luò)颅停。比例尺,10μm掠拳。
c和d通過(guò)對(duì)野生型癞揉、寡聚1KO和寡聚2KO細(xì)胞以及表達(dá)GFP-Caldesmon的oligo1 KO和oligo2 KO拯救細(xì)胞進(jìn)行高含量成像,分析細(xì)胞圓度(圖c)和細(xì)胞大心缗贰(圖d)
采用單因素方差分析進(jìn)行比較喊熟,然后采用Tukey多重比較檢驗(yàn)。p值經(jīng)過(guò)了多重比較的調(diào)整姐刁。誤差條表示0.05的顯著性水平芥牌,CI為95%。p值: ****p = 0.0001聂使。
e壁拉、通過(guò)野生型(n = 30)、寡聚1(n=37)柏靶、寡聚2(n=36)弃理、寡聚1=(n=24)(n=34)U2OS細(xì)胞的高含量成像獲得的隨機(jī)遷移速度的圖形表示。數(shù)據(jù)代表了四個(gè)實(shí)驗(yàn)的平均±標(biāo)準(zhǔn)差宿礁。
f案铺、野生型、oligo2 KO和oligo2 KO拯救的U2OS細(xì)胞的代表性隨機(jī)遷移軌跡顯示了細(xì)胞的方向性。X軸和y軸上的值表示細(xì)胞從各自的平均位置遷移的程度控汉。
g笔诵、傷口愈合試驗(yàn)的代表性例子,說(shuō)明在0姑子、12和24 h的時(shí)間點(diǎn)乎婿,野生型和oligo1 KO細(xì)胞覆蓋的劃痕區(qū)域。比例尺街佑,400μm谢翎。
h、野生型沐旨、oligo1 KO和oligo2 KO U2OS細(xì)胞覆蓋的傷口面積百分比(%)的圖形分析森逮。x軸表示計(jì)算傷口覆蓋面積的%(y軸)的時(shí)間點(diǎn)h。這些值代表了三個(gè)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)的平均±標(biāo)準(zhǔn)差磁携。源數(shù)據(jù)為pr

4

卡爾德斯蒙不是肌凝蛋白II的負(fù)調(diào)控因子褒侧。
a、野生型谊迄、oligo2 KO和oligo2 KO拯救U2OS細(xì)胞的牽引力圖的代表性圖像闷供,這些細(xì)胞生長(zhǎng)在26 kPa聚丙烯酰胺上,覆蓋488個(gè)熒光納米珠并包覆膠原-1统诺。顏色比例尺表示從0到3000帕斯卡(Pa)的應(yīng)力歪脏。比例尺,20μm粮呢。婿失、
b、野生型啄寡、oligo2 KO和oligo2 KO拯救U2OS細(xì)胞的均方根(RMS)牽引力的定量移怯。數(shù)據(jù)代表了來(lái)自三個(gè)實(shí)驗(yàn)的n=36(野生型)、n=49(寡聚2KO)和n=21(寡聚2KO拯救)細(xì)胞的平均±SD/SEM(單向方差分析这难,然后是布朗-福賽特和巴特利特測(cè)試)舟误。p值: p = 0.0133;****p=0.0001.姻乓、
c嵌溢、GFPLifeact表達(dá)野生型和寡聚2KOU2OS細(xì)胞在纖維連接蛋白涂層的圓形微模式上生長(zhǎng)的代表性圖像。整個(gè)單元格圖像中的白色虛線框(左)表示放大的區(qū)域(右)蹋岩。這些說(shuō)明了橫向弧網(wǎng)在指定時(shí)間點(diǎn)的逆行流動(dòng)和凝結(jié)赖草。全細(xì)胞圖像和放大區(qū)域的比例條,分別為10和2μm
d剪个、4個(gè)實(shí)驗(yàn)中野生型(n = 32)和oligo2 KO(n = 28)絲橫向弧的逆行流速秧骑。數(shù)據(jù)代表平均±SD(非配對(duì),非參數(shù),雙尾Mann-Whitney檢驗(yàn))乎折。
e野生型和oligo2KO(虛線表示)細(xì)胞的代表性例子绒疗,相互混合,在8和50 kPa底物上生長(zhǎng)骂澄。細(xì)胞用卡爾德蒙和YAP抗體以及DAPI染色以觀察細(xì)胞核吓蘑。比例尺,20μm坟冲。
f在50 kPa基質(zhì)上生長(zhǎng)的野生型(n = 41)和oligo2 KO(n = 55)細(xì)胞中YAP的細(xì)胞核/細(xì)胞質(zhì)比值的圖示磨镶。
g在8 kPa基質(zhì)上生長(zhǎng)的野生型(n = 47)和olg在8 kPa基質(zhì)上生長(zhǎng)的野生型(n = 47)和oligo2 KO(n = 46)細(xì)胞中YAP的核/細(xì)胞質(zhì)比值圖示。數(shù)據(jù)分析采用非配對(duì)的健提、非參數(shù)的Mann-Whitney檢驗(yàn)琳猫,雙尾p值表示(f)和(g)中的平均± SD。d私痹、f和g的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義: ns(p > 0.05沸移;
p < 0.0332);****p < 0.0001侄榴。源數(shù)據(jù)作為源數(shù)據(jù)文件提供。

這些結(jié)果確定了Caldesmon是確保非肌細(xì)胞肌動(dòng)球蛋白束中規(guī)則的肌凝蛋白-ii間距的關(guān)鍵因素网沾,并揭示了應(yīng)力纖維網(wǎng)絡(luò)是如何通過(guò)原肌凝蛋白-的動(dòng)態(tài)交聯(lián)來(lái)控制的

收縮肌動(dòng)球蛋白束由薄的肌動(dòng)蛋白絲和厚的肌凝蛋白II絲組成癞蚕,是不同動(dòng)物細(xì)胞類型和組織中關(guān)鍵的作用力生產(chǎn)者和機(jī)械傳感器。它們包括橫紋肌的肌原纖維辉哥、平滑肌的收縮細(xì)絲和非肌肉細(xì)胞的應(yīng)力纖維1,2桦山。肌原纖維由規(guī)則的、重復(fù)的產(chǎn)生力和負(fù)重裝置組成醋旦,稱為肌節(jié)恒水,沿著肌動(dòng)蛋白絲的主要溝槽,允許肌動(dòng)蛋白-肌凝蛋白相互作用和肌肉收縮3饲齐。肌節(jié)內(nèi)的兩種結(jié)構(gòu)钉凌,z盤和m帶,將肌動(dòng)蛋白和肌凝蛋白II絲固定在一個(gè)由巨大的蛋白肌動(dòng)蛋白組成的彈性絲系統(tǒng)上捂人。z盤包含了來(lái)自相鄰肌節(jié)的α-肌動(dòng)蛋白交聯(lián)的反平行肌動(dòng)蛋白絲和幾個(gè)相關(guān)蛋白4,5御雕。肌節(jié)中心的m帶由六角形蛋白質(zhì)組成,包括肌凝蛋白滥搭,它們將肌凝蛋白II絲定位在肌節(jié)的中間酸纲,因此在控制肌肉收縮時(shí)的力不平衡方面至關(guān)重要6。雖然橫紋肌肌原纖維的結(jié)構(gòu)了解相對(duì)較清楚瑟匆,但對(duì)收縮肌動(dòng)球蛋白的了解卻知之甚少

肌滑肌和非肌細(xì)胞內(nèi)肌動(dòng)球蛋白束的組織是如何維持的闽坡,平滑肌和非肌細(xì)胞的力失衡是如何控制的一直是難以理解的。此外,應(yīng)力纖維和平滑肌肌動(dòng)球蛋白束不表達(dá)肌鈣蛋白復(fù)合物疾嗅,因此控制其收縮性的機(jī)制尚不完全清楚外厂。平滑肌細(xì)胞和非肌肉細(xì)胞缺乏橫紋肌肌原纖維的許多關(guān)鍵成分,如m帶蛋白

卡爾德斯蒙的n端200殘基區(qū)域與肌凝蛋白II和鈣調(diào)素14相互作用宪迟,c端200殘基區(qū)域與肌動(dòng)蛋白絲酣衷、原肌凝蛋白和鈣調(diào)蛋白15-18結(jié)合。Caldesmon的c端區(qū)域在體外抑制了肌凝蛋白II的肌動(dòng)蛋白激活的atp酶次泽,鈣調(diào)蛋白與該區(qū)域的結(jié)合降低了其對(duì)f-肌動(dòng)蛋白的親和力穿仪,釋放了抑制作用

同時(shí)缺乏L-卡爾德斯蒙和H-卡爾德斯蒙的基因敲除小鼠在圍產(chǎn)期死亡25,而H-卡爾德斯蒙的特異性缺失會(huì)導(dǎo)致動(dòng)脈肌肉松弛缺陷26意荤。在非肌肉細(xì)胞中啊片,過(guò)表達(dá)卡爾德斯蒙會(huì)增加了肺癌A549細(xì)胞中應(yīng)力纖維的厚度,而通過(guò)RNAi去除卡爾德斯蒙會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力纖維變薄27

過(guò)表達(dá)Caldesmon降低了SV80細(xì)胞的收縮性28玖像。這些表型是由于肌動(dòng)球蛋白束組織缺陷紫谷、肌動(dòng)球蛋白束收縮性增加、肌凝蛋白II鎖存狀態(tài)的喪失捐寥,還是由于肌動(dòng)球蛋白束的其他缺陷尚不清楚笤昨。卡爾德斯蒙表達(dá)水平的改變也與許多癌癥的進(jìn)展有關(guān)29握恳、30和發(fā)育異常25瞒窒、31-33,但其潛在機(jī)制尚不明確乡洼。

表明卡爾德蒙并不是肌凝蛋白II活性的負(fù)調(diào)控因子崇裁,而是交聯(lián)肌凝蛋白絲和肌動(dòng)球蛋白肌凝蛋白絲,以保持肌動(dòng)凝蛋白束內(nèi)肌凝蛋白II絲的規(guī)則間距

mCherry-卡爾德蒙沿收縮腹側(cè)應(yīng)力纖維和橫向弧呈現(xiàn)周期性定位模式束昵,但非收縮背側(cè)應(yīng)力纖維中沒有

發(fā)現(xiàn)卡爾德斯蒙是一種高度動(dòng)態(tài)的應(yīng)力纖維成分拔稳,中場(chǎng)休息時(shí)間約為1-2s。如之前報(bào)道的7,38锹雏,NM-IIA重鏈的恢復(fù)比Caldesmon要慢得多

3D-SIM分析顯示巴比,Caldesmon的n端區(qū)域定位于肌凝蛋白II的頸部區(qū)域。這是因?yàn)閙Cherry信號(hào)顯示了位于NM-IIA線圈-線圈信號(hào)兩側(cè)的兩個(gè)峰(圖2c和e)礁遵,但位于單個(gè)NM-IIA束中的兩個(gè)肌凝蛋白運(yùn)動(dòng)域信號(hào)峰之間(圖2d和f)

總之匿辩,這些結(jié)果揭示了卡爾德斯蒙是細(xì)胞中的一個(gè)擴(kuò)展分子。Caldesmon分別通過(guò)其n端區(qū)域和c端區(qū)域與肌凝蛋白II的頸部區(qū)域和tpm修飾的肌動(dòng)蛋白絲結(jié)合

通過(guò)熒光肌動(dòng)蛋白和弩微模式生長(zhǎng)的長(zhǎng)春蛋白特異性抗體的局灶粘附顯示榛丢,敲除細(xì)胞中仍存在應(yīng)力纖維铲球,但與野生型U2OS細(xì)胞相比,應(yīng)力纖維網(wǎng)絡(luò)的組織不那么規(guī)律晰赞。敲除細(xì)胞的背側(cè)應(yīng)力纖維通常異常長(zhǎng)稼病,與細(xì)胞的前緣相比选侨,橫向弧線通常表現(xiàn)出“傾斜”的方向(圖3b和補(bǔ)充圖5a)

預(yù)計(jì)卡爾德斯蒙的消耗會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力纖維的收縮性的增加。為了研究卡爾德蒙在應(yīng)力纖維收縮力中的作用然走,我們首先在野生型和卡爾德蒙敲除細(xì)胞上應(yīng)用了牽引力顯微鏡(TFM)

被鍍?cè)? kPa基質(zhì)上時(shí)援制,野生型和敲除細(xì)胞均表現(xiàn)出相似的,主要的細(xì)胞質(zhì)YAP定位芍瑞。然而晨仑,在50 kPa基質(zhì)上的細(xì)胞中,與Caldesmon敲除細(xì)胞相比拆檬,YAP在野生型細(xì)胞中顯示出更深刻的核定位(圖4e-g)

為了更詳細(xì)地了解卡爾德斯蒙的消耗如何影響單個(gè)應(yīng)力纖維的力學(xué)性能洪己,我們對(duì)野生型和卡爾德斯蒙敲除細(xì)胞的橫弧進(jìn)行了激光納米手術(shù)實(shí)驗(yàn)(圖5a-f)

根據(jù)我們之前的研究45-48,我們通過(guò)RFP-Lifeact的慢病毒轉(zhuǎn)導(dǎo)竟贯,觀察了野生型和卡爾德斯蒙敲除細(xì)胞中的應(yīng)力纖維答捕。為了使細(xì)胞的形狀和大小標(biāo)準(zhǔn)化,并誘導(dǎo)強(qiáng)烈的橫弧形成屑那,我們使用了弩形狀的單細(xì)胞微圖案玻璃覆蓋物來(lái)模擬極化細(xì)胞的形狀拱镐。然后,我們使用飛秒激光消融切斷選定的橫向弧持际,并將得到的與時(shí)間相關(guān)的縮回?cái)M合到開爾文-Voigt(KV)模型中沃琅,以獲得一個(gè)時(shí)間常數(shù)(τ)和平臺(tái)縮回距離(Lo)。在某些情況下蜘欲,弧收縮不符合KV收縮動(dòng)力學(xué)益眉,可能是因?yàn)榛〉膹澢螒B(tài)和KV模型假設(shè)的線性結(jié)構(gòu)之間的斷開。因此芒填,我們對(duì)
所有SFs進(jìn)行了第二次模型獨(dú)立的分析,其中我們測(cè)量了消融60秒后切割纖維一端縮回的距離(圖5b)在60 s時(shí)空繁,我們沒有觀察到τ殿衰、Lo或收縮的兩個(gè)細(xì)胞群之間的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的顯著差異,這意味著卡爾德斯蒙并沒有顯著影響單個(gè)橫弧纖維的力學(xué)結(jié)構(gòu)

在研究腹側(cè)應(yīng)力纖維的力學(xué)機(jī)制時(shí)盛泡,為了提高細(xì)胞形狀和應(yīng)力纖維長(zhǎng)度的標(biāo)準(zhǔn)化闷祥,我們重新研究了矩形框架微模式的這些研究(補(bǔ)充圖6a-e)。在這里傲诵,在框架的一個(gè)邊緣引入了一個(gè)短的間隙凯砍,以促進(jìn)腹側(cè)的組裝

由于卡爾德斯蒙的缺失導(dǎo)致了應(yīng)力纖維網(wǎng)絡(luò)的異常組織,我們接下來(lái)分析了卡爾德斯蒙的缺失對(duì)肌凝蛋白II束的分布和動(dòng)力學(xué)的影響拴竹。重要的是悟衩,通過(guò)用抗NM-IIA重鏈抗體對(duì)細(xì)胞進(jìn)行染色,我們發(fā)現(xiàn)在纖維連接蛋白覆蓋的覆蓋物以及弩微模式上栓拜,肌凝蛋白絲和絲堆積的異常分布(圖6a座泳;補(bǔ)充圖7a)

在野生型細(xì)胞中惠昔,NM-IIA纖維沿著橫弧和腹側(cè)應(yīng)力纖維均勻分布,但卡爾德斯蒙敲除細(xì)胞的前沿顯示出NMIIA堆棧聚集在一起的區(qū)域挑势,而其他的橫弧區(qū)域完全沒有NM-IIA镇防。對(duì)圖像的盲分析顯示,~50%的敲除細(xì)胞沿著應(yīng)力纖維顯示出不規(guī)則的NM-IIA模式潮饱,而野生型細(xì)胞中相應(yīng)的數(shù)量為<5%(圖6b)

雖然NM-IIA纖維似乎在細(xì)胞邊緣正常組裝来氧,但它們通常沿著橫向弧表現(xiàn)出異常的橫向運(yùn)動(dòng),并進(jìn)一步不平等地向相反的方向“拉”香拉。這些事件導(dǎo)致NM-IIA纖維絲在某些應(yīng)力纖維區(qū)域聚集啦扬,形成GFP-NM-IIA斑點(diǎn)團(tuán)塊,而其余應(yīng)力纖維區(qū)域缺乏NM-IIA纖維絲(圖6d缕溉;補(bǔ)充圖11a考传、b;補(bǔ)充影片8-10)

為了分析不同Caldesmon結(jié)構(gòu)域在調(diào)節(jié)NM-IIA分布中的作用证鸥,我們使用Caldesmon缺失結(jié)構(gòu)進(jìn)行了敲除-拯救實(shí)驗(yàn)(圖8a)僚楞。對(duì)轉(zhuǎn)染細(xì)胞上NM-IIA分布的盲法分析顯示,全長(zhǎng)mCherry-Caldesmon有效地挽救了敲除細(xì)胞中異常的肌凝蛋白分布枉层。相比之下泉褐,缺乏n端(肌球蛋白結(jié)合)區(qū)域的~并不能挽救表型,因?yàn)椤?0%的細(xì)胞表現(xiàn)出不規(guī)則的NM-IIA分布(圖8b)鸟蜡。請(qǐng)注意膜赃,這個(gè)值與從敲除細(xì)胞中定量的值相似(圖6b)。缺乏卡爾德smon中心區(qū)域[Cald(1-200/374-531)]的結(jié)構(gòu)在很大程度上挽救了肌凝蛋白表型揉忘,其中10%的細(xì)胞顯示出不規(guī)則的NM-IIA分布跳座。令人驚訝這個(gè)值與從敲除細(xì)胞中定量的值相似(圖6b)。缺乏卡爾德smon中心區(qū)域[Cald(1-200/374-531)]的結(jié)構(gòu)在很大程度上挽救了肌凝蛋白表型泣矛,其中10%的細(xì)胞顯示出不規(guī)則的NM-IIA分布

然而疲眷,許多表達(dá)這種結(jié)構(gòu)的“拯救”細(xì)胞表現(xiàn)出另一種不尋常的肌凝蛋白表型,其中NM-IIA在很大程度上與應(yīng)力纖維分離您朽,并聚集在細(xì)胞的核周區(qū)域

5

在野生型和卡爾德斯蒙敲除細(xì)胞中的應(yīng)力纖維力學(xué)狂丝。在弩模式上表達(dá)U20S野生型和卡爾德斯蒙寡聚物2KO細(xì)胞的RFP-LifeAct的單橫弧消融。上面一行是野生型哗总,下面一行是卡爾德斯蒙KO几颜。0s時(shí)的細(xì)胞表示消融前出現(xiàn)的SFs的分布,3s時(shí)的細(xì)胞表示消融后立即出現(xiàn)的SFs的分布讯屈。白色箭頭表示在成像開始后的3蛋哭、45和65 s,消融后應(yīng)力纖維收縮的增加涮母。比例尺= 10μm具壮。bSF收縮測(cè)量和與模型無(wú)關(guān)的SF收縮計(jì)算示意圖准颓。c隨時(shí)間跟蹤的SF收縮的例子」准耍縮回距離是t時(shí)刻被切斷端之間的半距離攘已。將SF的縮回與Kelvin-Voigt模型進(jìn)行擬合,提取出平臺(tái)的縮取出平臺(tái)的縮回距離(L0)怜跑、粘彈性常數(shù)(τ)和在光燒蝕過(guò)程中被破壞的SF的長(zhǎng)度(Da)(見“方法”部分)

野生型和Caldesmon KO U2OS細(xì)胞的獨(dú)立SF收縮分析样勃。WT和KO細(xì)胞應(yīng)力纖維一端消融后t = 60 s的收縮分布。這些數(shù)據(jù)代表了來(lái)自三個(gè)實(shí)驗(yàn)重復(fù)的n=28(野生型)和n=28(卡爾德斯蒙KO)細(xì)胞的平均值± SD性芬。差異不顯著(雙尾峡眶,非參數(shù)Mann-WhitneyU檢驗(yàn))。e野生型和Caldesmon KO U2OS細(xì)胞中切斷的SFs的粘彈性時(shí)間常數(shù)(τ)和f平臺(tái)收縮距離(Lo)植锉。來(lái)自面板e(cuò)和面板f的數(shù)據(jù)代表了來(lái)自三個(gè)實(shí)驗(yàn)重復(fù)的n=20(野生型)和n = 23(Caldesmon KO)細(xì)胞的平均值± SD辫樱。差異不顯著(雙尾,非參數(shù)Mann-WhitneyU檢驗(yàn))俊庇。非kv收縮被排除在(e)和(f)的數(shù)據(jù)集中狮暑。源數(shù)據(jù)作為源

6

圖6|卡爾德斯蒙保持了肌凝蛋白II沿應(yīng)力纖維的規(guī)則分布。野生型和oligo2KO(虛線表示)U2OS細(xì)胞的典型例子辉饱,相互混合搬男,用Caldesmon抗體,NM-IIA螺旋螺旋彭沼,用菌素染色觀察f-肌動(dòng)蛋白缔逛。右邊的面板是左邊面板中白色盒子所示區(qū)域的放大圖,它們顯示了野生型細(xì)胞中沿著f-肌動(dòng)蛋白應(yīng)力纖維(面板2)的NM-IIA(面板1)的規(guī)則模式姓惑。在Caldesmon敲除細(xì)胞中褐奴,NM-IIA絲和絲堆的分布不規(guī)則(圖3),而肌動(dòng)蛋白絲在沒有NM-IIA的應(yīng)力纖維區(qū)域也表現(xiàn)出均勻的分布(圖4)于毙。比例尺左圖20μm敦冬,放大圖像5μm。這些圖像代表了四個(gè)實(shí)驗(yàn)望众。b盲分析野生型和Caldesmon KO細(xì)胞的百分比匪补,顯示NM-IIA細(xì)絲的規(guī)則伞辛、中間和不規(guī)則分布烂翰。卡爾德斯蒙耗盡干擾了NM-IIA細(xì)絲的正態(tài)分布蚤氏。該數(shù)據(jù)代表了野生型(n = 193)和卡爾德斯蒙KO(n = 267)細(xì)胞從fp = 0.0433甘耿;**p = 0.0001;****p < 0.0001. c卡爾德斯蒙KO細(xì)胞的代表性圖像(虛線表示)竿滨,以及表達(dá)全長(zhǎng)mCherry-卡爾德斯蒙的敲除拯救細(xì)胞佳恬。細(xì)胞用抗NM-IIA螺旋抗體和法菌素染色捏境。放大圖像(右)顯示表達(dá)mCherry-Caldesmon的拯救細(xì)胞中NM-IIA絲分布規(guī)律(圖1),而未轉(zhuǎn)染的敲除細(xì)胞(圖2)顯示沿應(yīng)力纖維的NM-IIA分布不規(guī)則毁葱。比例尺垫言,15和5μm在整個(gè)細(xì)胞和放大圖像。d表達(dá)RFP-actin和GFP-NM-IIA的野生型和卡爾德斯蒙KO細(xì)胞的代表性延時(shí)蔡司空氣掃描圖像倾剿。左側(cè)虛線框所示區(qū)域的放大時(shí)間框架(右)顯示野生型細(xì)胞中NM-IIA堆棧沿橫向弧的規(guī)則向心流動(dòng)而Caldesmon敲除細(xì)胞中出現(xiàn)NM-IIA絲的異常橫向“滑動(dòng)”筷频。這導(dǎo)致NM-IIA在某些應(yīng)力纖維區(qū)域中(用白色括號(hào)表示)積累队伟,而其他應(yīng)力纖維區(qū)域中大部分缺乏NM-IIA懊悯。比例尺,5和1μ

7

卡爾德斯蒙消耗對(duì)α-肌動(dòng)蛋白沿應(yīng)力纖維定位的影響烦磁。一個(gè)表達(dá)GFP-α-肌動(dòng)蛋白(綠色)和mCherry-卡爾德斯蒙(紅色)的野生型U2OS細(xì)胞(上一行)的代表性SIM圖像芹缔。白色的盒子表示放大的區(qū)域坯癣。放大圖像1‘和2’中的細(xì)黃色的線代表了用于ofα-肌動(dòng)蛋白/卡爾德斯蒙共定位的應(yīng)力纖維區(qū)域的例子。下面一行顯示了表達(dá)GFP-α-肌動(dòng)蛋白(綠色)的卡爾德斯蒙KO細(xì)胞的代表性SIM圖像最欠,并用磷鈣素對(duì)f-肌動(dòng)蛋白染色(紅色)示罗。放大的區(qū)域1、2和3代表了α-的定位
野生型U2OS細(xì)胞中α-肌動(dòng)蛋白共定位模式的線圖分析窒所。線掃描=平均來(lái)自3個(gè)細(xì)胞的n = 29絲的±掃描電鏡鹉勒。c-e對(duì)卡爾德蒙KO細(xì)胞中選定區(qū)域(1′、2′吵取、3′的黃線)的代表性線掃描顯示禽额,在應(yīng)激纖維內(nèi)α-肌動(dòng)蛋白豐富區(qū)域不規(guī)則分布。左皮官、中脯倒、右面板的比例尺分別為5、3和1 μm

8

圖8卡爾德斯蒙及其不同結(jié)構(gòu)域在保持肌凝蛋白II絲在軌道上的|功能捺氢。轉(zhuǎn)染全長(zhǎng)卡爾德蒙藻丢、1-20ryCald(1-200)、201-531)和(1-200-374-531)構(gòu)建的卡爾德蒙寡核苷酸2KOU2OS細(xì)胞的典型例子摄乒。NM-IIA和F-actin分別通過(guò)抗NM-IIA螺旋抗體和菌素觀察悠反。虛線表示未轉(zhuǎn)染的卡爾德斯蒙KO細(xì)胞,而轉(zhuǎn)染卡爾德斯蒙的細(xì)胞可以通過(guò)mcherry表達(dá)來(lái)區(qū)分(第一行)馍佑。底部一行的放大圖像斋否,對(duì)應(yīng)于上面的白色虛線框,突出了NM-IIA細(xì)絲在各自細(xì)胞中的分布拭荤。比例尺茵臭,15μm和5μm和放大圖像。此外舅世,右圖顯示了一個(gè)表達(dá)mCherry-Cald(1-200)的核周并通過(guò)其c端結(jié)構(gòu)域與原肌凝蛋白-肌動(dòng)蛋白絲結(jié)合旦委,將肌凝蛋白II與原肌凝蛋白修飾的肌動(dòng)蛋白絲連接起來(lái)奇徒。我們進(jìn)一步提出,肌凝蛋白II運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)域與Tpm4.2修飾的肌動(dòng)蛋白絲相關(guān)(參考文獻(xiàn)缨硝。而卡爾德斯mon更傾向于結(jié)合由其他非肌原肌凝蛋白亞型修飾的肌動(dòng)蛋白絲摩钙。dd在野生型細(xì)胞(左)中,肌凝蛋白II絲在橫向弧內(nèi)顯示有規(guī)則的間距查辩。在沒有Caldesmon(右)的情況下腺律,肌凝蛋白II絲沿著肌動(dòng)蛋白絲表現(xiàn)出異常的橫向滑動(dòng),這導(dǎo)致了肌凝蛋白II絲在應(yīng)力纖維中的不規(guī)則分布宜肉。因此匀钧,應(yīng)力纖維網(wǎng)絡(luò)的組織和力的平衡受到干擾,這進(jìn)一步導(dǎo)致了細(xì)胞形態(tài)發(fā)生谬返、遷移之斯、侵襲和機(jī)械感應(yīng)的缺陷。源數(shù)據(jù)作為源數(shù)據(jù)文件提供遣铝。

最后編輯于
?著作權(quán)歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請(qǐng)聯(lián)系作者
  • 序言:七十年代末佑刷,一起剝皮案震驚了整個(gè)濱河市,隨后出現(xiàn)的幾起案子酿炸,更是在濱河造成了極大的恐慌瘫絮,老刑警劉巖,帶你破解...
    沈念sama閱讀 218,941評(píng)論 6 508
  • 序言:濱河連續(xù)發(fā)生了三起死亡事件填硕,死亡現(xiàn)場(chǎng)離奇詭異麦萤,居然都是意外死亡,警方通過(guò)查閱死者的電腦和手機(jī)扁眯,發(fā)現(xiàn)死者居然都...
    沈念sama閱讀 93,397評(píng)論 3 395
  • 文/潘曉璐 我一進(jìn)店門壮莹,熙熙樓的掌柜王于貴愁眉苦臉地迎上來(lái),“玉大人姻檀,你說(shuō)我怎么就攤上這事命满。” “怎么了绣版?”我有些...
    開封第一講書人閱讀 165,345評(píng)論 0 356
  • 文/不壞的土叔 我叫張陵胶台,是天一觀的道長(zhǎng)。 經(jīng)常有香客問我杂抽,道長(zhǎng)诈唬,這世上最難降的妖魔是什么? 我笑而不...
    開封第一講書人閱讀 58,851評(píng)論 1 295
  • 正文 為了忘掉前任默怨,我火速辦了婚禮讯榕,結(jié)果婚禮上骤素,老公的妹妹穿的比我還像新娘匙睹。我一直安慰自己愚屁,他們只是感情好,可當(dāng)我...
    茶點(diǎn)故事閱讀 67,868評(píng)論 6 392
  • 文/花漫 我一把揭開白布痕檬。 她就那樣靜靜地躺著霎槐,像睡著了一般。 火紅的嫁衣襯著肌膚如雪梦谜。 梳的紋絲不亂的頭發(fā)上丘跌,一...
    開封第一講書人閱讀 51,688評(píng)論 1 305
  • 那天,我揣著相機(jī)與錄音唁桩,去河邊找鬼闭树。 笑死,一個(gè)胖子當(dāng)著我的面吹牛荒澡,可吹牛的內(nèi)容都是我干的报辱。 我是一名探鬼主播,決...
    沈念sama閱讀 40,414評(píng)論 3 418
  • 文/蒼蘭香墨 我猛地睜開眼单山,長(zhǎng)吁一口氣:“原來(lái)是場(chǎng)噩夢(mèng)啊……” “哼碍现!你這毒婦竟也來(lái)了?” 一聲冷哼從身側(cè)響起米奸,我...
    開封第一講書人閱讀 39,319評(píng)論 0 276
  • 序言:老撾萬(wàn)榮一對(duì)情侶失蹤昼接,失蹤者是張志新(化名)和其女友劉穎,沒想到半個(gè)月后悴晰,有當(dāng)?shù)厝嗽跇淞掷锇l(fā)現(xiàn)了一具尸體慢睡,經(jīng)...
    沈念sama閱讀 45,775評(píng)論 1 315
  • 正文 獨(dú)居荒郊野嶺守林人離奇死亡,尸身上長(zhǎng)有42處帶血的膿包…… 初始之章·張勛 以下內(nèi)容為張勛視角 年9月15日...
    茶點(diǎn)故事閱讀 37,945評(píng)論 3 336
  • 正文 我和宋清朗相戀三年铡溪,在試婚紗的時(shí)候發(fā)現(xiàn)自己被綠了一睁。 大學(xué)時(shí)的朋友給我發(fā)了我未婚夫和他白月光在一起吃飯的照片。...
    茶點(diǎn)故事閱讀 40,096評(píng)論 1 350
  • 序言:一個(gè)原本活蹦亂跳的男人離奇死亡佃却,死狀恐怖者吁,靈堂內(nèi)的尸體忽然破棺而出,到底是詐尸還是另有隱情饲帅,我是刑警寧澤复凳,帶...
    沈念sama閱讀 35,789評(píng)論 5 346
  • 正文 年R本政府宣布,位于F島的核電站灶泵,受9級(jí)特大地震影響育八,放射性物質(zhì)發(fā)生泄漏。R本人自食惡果不足惜赦邻,卻給世界環(huán)境...
    茶點(diǎn)故事閱讀 41,437評(píng)論 3 331
  • 文/蒙蒙 一髓棋、第九天 我趴在偏房一處隱蔽的房頂上張望。 院中可真熱鬧,春花似錦按声、人聲如沸膳犹。這莊子的主人今日做“春日...
    開封第一講書人閱讀 31,993評(píng)論 0 22
  • 文/蒼蘭香墨 我抬頭看了看天上的太陽(yáng)须床。三九已至,卻和暖如春渐裂,著一層夾襖步出監(jiān)牢的瞬間豺旬,已是汗流浹背。 一陣腳步聲響...
    開封第一講書人閱讀 33,107評(píng)論 1 271
  • 我被黑心中介騙來(lái)泰國(guó)打工柒凉, 沒想到剛下飛機(jī)就差點(diǎn)兒被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留族阅,地道東北人。 一個(gè)月前我還...
    沈念sama閱讀 48,308評(píng)論 3 372
  • 正文 我出身青樓膝捞,卻偏偏與公主長(zhǎng)得像耘分,于是被迫代替她去往敵國(guó)和親。 傳聞我的和親對(duì)象是個(gè)殘疾皇子绑警,可洞房花燭夜當(dāng)晚...
    茶點(diǎn)故事閱讀 45,037評(píng)論 2 355

推薦閱讀更多精彩內(nèi)容