细胞如何快速产生突起以进行探索和运动

为了移动，细胞必须能够快速改变形状。北卡罗来纳大学教堂山分校的一组研究人员表明，细胞通过在表面的褶皱和凸起中存储额外的“皮肤”来实现这一点。这种多余的细胞表面可以快速展开以覆盖临时突起，然后折叠起来以备下次使用。这项研究发表在17月<>日的《生物物理学杂志》上。

细胞膜非常灵活，但它们只能拉伸约3%而不会破裂。具有额外的表面积皱纹，可以根据需要扩展，允许细胞移动和分裂，同时安全地保持细胞体积和膜完整性。

“这是一种安全措施，因为你不能拉伸细胞膜，如果它破裂，细胞会裂解并死亡，所以细胞需要有这种储备，”第一作者Maryna Kapustina说，他是北卡罗来纳大学教堂山分校的生物物理学家。“这些投影可以存储大量的细胞表面并且是高度动态的，这意味着它们可以迅速拆卸并立即在细胞外围的其他位置重建。

细胞表面突起有各种形状和大小。有些称为泡泡，是细胞表面的小而圆的凸起，内部结构很少。泡泡在几秒钟内形成，几分钟后收缩。较大的运动突起需要更长的时间才能形成，但由于它们的支撑性内部结构，其由微管和肌动蛋白等蛋白质组成，因此可以持续一个多小时。

研究人员使用电子和荧光显微镜观察嵌入3D胶原基质中的圆形，雪茄形和不规则形状的细胞，<>D胶原基质是细胞可以挤压和迁移的胶原纤维网状结构。他们使用荧光标签在几个小时内捕获细胞表面动力学和运动的延时。

研究小组表明，当细胞变圆时，它们的表面粗糙而复杂;覆盖着许多微小的表面突起，如泡泡、微绒毛、丝状伪足和褶皱。然而，当细胞伸展突起时，这些额外的“皮肤”皱纹展开，它们的表面变得相对光滑，特别是在与突起相邻的区域。

研究人员认为，在间充质和阿米巴运动期间，细胞表面过剩都很重要，这是细胞移动的两种主要方式。在间充质运动期间，细胞粘附在其环境中的表面上，然后利用收缩力将自身推到胶原纤维之间或沿着2D表面爬行。在变形虫运动期间 - 允许更快的运动 - 细胞不依赖于粘连，而是由较小的“泡泡”突起的快速运动推动。

研究小组认为，微管在间充质和阿米巴运动期间调节细胞表面过量方面起着重要作用，尽管它们的确切功能尚不清楚。“微管可能为细胞表面提供机械支持，或者它可能与激活细胞膜下的肌动蛋白有关，为稳定的突起创建一个活性位点，”Kapustina说。“当你没有这个活性位点来产生稳定的突起时，细胞基本上只是形成泡泡。