2022-04-22 14:13

胶原合成实时活细胞成像的新方法

Novel method for real-time live cell imaging of collagen synthesis

“蛋白质是我们身体的基石”:你可能听过这句话。蛋白质对于我们身体广州有偿捐卵结构的形成和功能的发挥至关重要。

就像砖块和水泥聚集在一起形成房间,然后形成整个建筑,多个组件聚集在一起形成我们身体的结构。其中一个关键成分就是胶原蛋白。这种蛋白质的纤维为我们的皮肤、肌肉、骨骼和身体其他器官奠定了基础。我们的结缔组织就是在这个基础上建立起来的。

然而,尽管胶原纤维在我们的身体结构中很重要,但我们对成纤维细胞(纤维母细胞是专门负责这一功能的细胞)如何合成胶原纤维的理解仍有一些空白。这时,一组来自日本的研究人员参与进来,接受挑战。由东京工业大学助理教授田中俊明博士领导的研究小组开发了一个实时成像系统,以观察细胞内一种特殊类型的i型前胶原是如何加工的。

田中博士解释了他们如何“将荧光蛋白标签插入I型前胶原α1中”。以前不鼓励对前胶原蛋白(纤维母细胞内形成的分子,然后加工成胶原蛋白)进行标记,因为添加这些标记会破坏胶原蛋白的精细结构,导致胶原蛋白的异常生成。然而,在他们的论文(该论文于2022年2月18日在线发表,然后在2022年5月的生命科学联盟第5卷第5期发表)中,田中博士的团队提到了他们如何能够在不损害胶原蛋白结构稳定性的情况下识别蛋白质标签插入的区域。然后,他们将这种标记的前胶原引入成纤维细胞中,并使用共聚焦显微镜、免疫染色和胶原蛋白分析对其进行实时研究。

在报告这些发现时,Tanaka博士说:“成纤维细胞被认为分泌一种胶原蛋白前体——由胶原蛋白、n -前肽(或N-pp)和c -前肽(或C-pp)组成。在细胞外,N-pp和C-pp被称为肽酶的酶切割并继续形成胶原蛋白。但我们发现,这些前肽在成纤维细胞内被切割。”

活体成像研究显示,N-pp被裂解后被转运到细胞外,而C-pp在细胞核周围聚集,在细胞核内被进一步加工和降解,然后少量分泌到细胞外。

因此,胶原蛋白的胞内加工、运输和分泌被认为是胶原蛋白合成过程中最慢的步骤。可以理解的是,这一过程的速度控制着胶原蛋白合成的速度。因此,通过实时成像监测这一步骤(就像本研究中所做的那样),研究人员可以高效、快速地检测胶原分泌的相对变化。

事实上,该团队更进一步,试图检测这些变化,特别是肝纤维化,一种由肝星状细胞(HSCs)分泌胶原蛋白和某些其他蛋白质不平衡引起的疾病。这种不平衡导致肝脏瘢痕组织的形成,极大地损害了肝脏的正常功能。该团队使用造血干细胞进行这些实验,它能使我们的肝脏产生愈合和损伤反应。

“在肝纤维化中,造血干细胞被激活,并开始分泌异常厚和长的胶原原纤维。在我们的实验中,我们观察到这种胶原纤维的产生与细胞内前胶原处理的缺陷有关,”田中博士说。田中博士预测,在未来,调节胶原蛋白生成的分子和疗法会得到发展。“这些分子可以帮助治疗由胶原合成潜在障碍引起的疾病,比如肝纤维化。”