郭巍博士Cell子刊揭示細胞遷移新機制

　　無論是基礎科學家還是臨床醫生，對我們身體細胞的移動機制都抱有極大的興趣。生物體要實現生長、愈合、內部信息傳遞、啟動免疫反應，以及進行生存必要的許多其他活動，就必須要移動細胞。如果細胞遷移失去調控，腫瘤就可以生長及擴散至全身。

　　來自賓夕法尼亞大學的研究人員現在領導了一項多學科研究，闡明了細胞運動過程中的一個關鍵步驟。他們證實Exo70蛋白誘導了細胞質膜重塑，這是細胞從一個位點遷移到另一個位點的一個必要步驟。

　　這些研究結果使得人們更深入地了解了細胞啟動運動的機制，以及它們對于癌癥等依賴細胞遷移的疾病的影響。這項研究發表在8月12日的《發育細胞》(Developmental Cell)雜志上。

　　論文的資深作者是賓夕法尼亞大學文理學院生物系副教授郭巍(Wei Guo)博士。目前主要從事細胞遷移、胞吐和癌細胞侵襲等方面的生物學研究。在細胞生物學研究領域取得了一系列顯著成就，在具有國際影響力的期刊 Nature cell biology、PNAS等發表論文30多篇。

　　以往關于細胞遷移的研究就將焦點放在形成肌動蛋白微絲(filament)和肌動蛋白枝(branch)的actin蛋白上，眾所周知actin蛋白在包括細胞形狀重塑在內的各種活動中發揮作用。但郭巍和其他科學家們認為，還有其他的因子幫助了細胞膜重塑。

　　郭巍說：“質膜不是橡皮筋。很難想象actin僅僅是推擠它就改變了它的形狀。必定存在一種機制調節actin，否則的話質膜就會破裂。”

　　那時郭巍研究小組想到了Exo70。他的實驗室將焦點放到了胞吐作用(exocytosis)上。胞吐是細胞內的激素和神經遞質等重要分子通過囊泡與細胞質膜融合的過程釋放到身體別處的一個有組織的過程。一種由幾個蛋白質亞基組成的復合結構：胞外分泌復合體(exocyst)幫助介導了這一過程。在以往的研究工作中，郭巍和同事們發現胞外分泌復合體還參與了細胞遷移。去年他的實驗室發表的一篇研究論文證實，胞外分泌復合體的一個組件Exo70刺激了遷移細胞前緣的actin結構改變。

　　在當前的研究中，郭巍和同事們想要更深入地探究Exo70在細胞中的功能及作用機制。利用電子顯微鏡，他們第一次發現Exo70使得質膜彎曲形成了高曲率的小管。此外，細胞中的Exo70導致了質膜突起形成。他們還發現Exo70形成了至少由兩個蛋白質構成的低聚物。

　　利用數學模型，研究人員與Ravi Radhakrishnan研究小組研究了這些突起的曲率形成機制。他們證實，模擬的結果與顯微鏡下觀察到的Exo70行為相一致。

　　隨后利用時差顯微鏡，他們發現Exo70生成了質膜的突起，這些突起隨后充滿了actin。

　　郭巍說：“我們將它稱為‘空手套’。 Exo70是手套，actin的行為就像手指，推動和填充空口袋。”

　　突變的Exo70蛋白不能形成低聚物，因此不能有效地遷移，這表明了這一分子在幫助細胞定向運動中起重要的作用。

　　郭巍說：“這讓我們重新了解了細胞遷移的機制。該領域的研究主要將焦點放在actin上，但我們的研究發現強調了細胞膜組件對于細胞運動的重要影響。”

　　郭巍和同事們現正對Exo70開展更深入地研究，認為它有可能在許多類型癌的失控性生長和轉移中發揮了作用。