约翰霍普金斯大学的细胞生物学家已鉴定出某些分子如何改变细胞骨架形状和驱动细胞运动的关键步骤。
他们的研究结果发表在2012年12月13日期的Science Signaling上，具有搞清楚什么触发转移癌细胞的扩散和伤口愈合的含意。
"我们基本上弄清楚细胞如何慢行的"， Takanari Inoue博士说，他是细胞生物学助理教授，也是约翰霍普金斯大学医学院生物医学基础研究所的细胞动力学中心的成员，"用象我们的一样的工作，科学家们能揭示细胞移动时发生了不该发生的。"
他们的新发现强调了细胞骨骼或细胞骨架的作用，在一些情况下那里的"形状飘移"可以迅速改变针对不同环境条件的细胞运动和功能。
当犹如成纤维细胞一样为愈合伤口而聚集的细胞从一个地方移动到另一个，它的骨架形成细胞表面上的纹波样波动或褶边，这些褶边向细胞前面移动并向下有助于拉细胞横过表面。研究人员已指出，当一个称为PIP2的小分子出现在细胞前边膜的内表面上时，这些波纹就形成了。然而，直到现在他们已经不能通过指导PIP2到细胞前端重现细胞褶边。此操作反而导致细胞骨架形成完全不同的结构，潦草字迹像流星划过天空般横过细胞内，研究人员称它为彗星。
在实验中，Inoue和他的队员们寻找因素，此因素决定一个细胞是否形成波纹或彗星。研究人员试图通过发送一个酶到细胞膜而创建细胞上的褶边，此酶能将小分子转化为PIP 2。利用标记的细胞骨架标准部件发光，研究小组用显微镜观察细胞骨架组装自己，看见这种方法导致细胞骨架形成彗星，而不是研究人员曾预测的褶边。
该研究小组怀疑形成的彗星因为用来制造PIP2、PI4P的另一种小分子的水平下降。
为了测试这一主意，研究人员试图在细胞膜只通过增加PIP2来制造细胞上的褶边，而不是改变任何其他分子的数量。利用隐藏现有PIP2然后显示它的分子技巧，研究人员有效地增加细胞膜上可用PIP 2的量。这时研究人员看到褶边。
"现在，我们已经弄清楚了细胞如何制造褶边的这部分，我们希望继续揭示细胞运动的机制以便某一天理解转移"， Inoue说，"操纵细胞表面的其他分子来观察什么样的细胞骨架构象我们能控制"，他说。
约翰霍普金斯大学医学院的Tasuku Ueno 和 Christopher Pohlmeyer及和华盛顿大学的Bj?rn Falkenburger是这项研究的其他作者。
本研究由国家卫生研究院和日本科学促进协会立项资助。（生物谷bioon.com）
doi:10.1126/scisignal.2002033
PMC:
PMID:
Triggering Actin Comets Versus Membrane Ruffles: Distinctive Effects of Phosphoinositides on Actin Reorganization
T. Ueno, B. H. Falkenburger, C. Pohlmeyer, T. Inoue
Abstract: A limited set of phosphoinositide membrane lipids regulate diverse cellular functions including proliferation, differentiation, and migration. We developed two techniques based on rapamycin-induced protein dimerization to rapidly change the concentration of plasma membrane phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate [PI(4,5)P2]. First, using a membrane-recruitable form of PI(4)P 5-kinase, we increased PI(4,5)P2 synthesis from phosphatidylinositol 4-phosphate [PI(4)P] and found that COS-7, HeLa, and human embryonic kidney 293 cells formed bundles of motile actin filaments known as actin comets. In contrast, a second technique that increased the concentration of PI(4,5)P2 without consuming PI(4)P induced membrane ruffles. These distinct phenotypes were mediated by dynamin-mediated vesicular trafficking and mutually inhibitory crosstalk between the small guanosine triphosphatases Rac and RhoA. Our results indicate that the effect of PI(4,5)P2 on actin reorganization depends on the abundance of other phosphoinositides, such as PI(4)P. Thus, combinatorial regulation of phosphoinositide concentrations may contribute to the diversity of phosphoinositide functions.
