近日，美国埃默里大学开发出一种使加在细胞表面的力“可视化”的新方法，让人们能实时且详细地直接“看到”这些力。相关论文发表在近期出版的《自然·方法学》上（Nature Methods）。
埃默里大学生物分子化学副教授卡利德·沙雷塔领导的研究小组开发出一种荧光传感技术，使用了一种两端经过化学修改的灵活聚合体，一端为荧光打开传感器，能与细胞表面的受体结合；另一端结合一个灭荧光分子。沙雷塔解释说：“聚合体上受力时它会伸长，与另一端的距离增大，这样荧光信号就被打开，并变得更亮。检测荧光亮度就能确定所施加的力度。”
研究小组用表皮生长因子受体（EGFR）演示了这一技术，并绘制了EGFR在细胞内吞作用（细胞的蛋白质受体接受一个配体）初期产生的力，显示出此过程中，细胞并非被动地吸收配体，而是主动地把它吸进内部。
细胞在它们的环境中不停地推推拉拉，以力的方式互相沟通，细胞间作用力的方式，也体现了其在肺部或心脏等不同组织器官中的特有结构。要真正理解细胞运作，必须从分子水平理解细胞的力学机制，第一步就是检测加在细胞表面特定受体上的力。新技术能将一个分子通过整个细胞表面施加给另一个分子的力“可视化”，通过检测细胞上的作用力，许多生化秘密将进一步揭开。
而且新技术是非侵入式的，不用修改细胞，用一架标准荧光显微镜就能检测任何单个蛋白质或分子加于细胞表面的力，时间和空间分辨率也更高。“这一方法能用于几乎任何受体，为研究各类细胞表面的数千种膜结合受体之间的化学和力学相互作用打开了大门。我们希望在研究生物系统时，检测细胞力能成为一项标准生化技术。”沙雷塔说，“绘制这种力有助于诊断并治疗与细胞机制有关的疾病。比如癌细胞的运动与正常细胞不同，如果EGFR过于活跃，就会导致癌症。如果我们能理解拉扯EGFR的力怎样改变了它的运动路径，是否在癌症中起着关键作用，就可能设计出针对这一过程的药物。”（生物谷Bioon.com）
doi:10.1038/nmeth.1747
PMC:
PMID:
Visualizing mechanical tension across membrane receptors with a fluorescent sensor
Daniel R Stabley,1 Carol Jurchenko,1 Stephen S Marshall1 & Khalid S Salaita1
We report a fluorescence-based turn-on sensor for mapping the mechanical strain exerted by specific cell-surface proteins in living cells. The sensor generates force maps with high spatial and temporal resolution using conventional fluorescence microscopy. We demonstrate the approach by mapping mechanical forces during the early stages of regulatory endocytosis of the ligand-activated epidermal growth factor receptor (EGFR).Our tension sensor design provides a general method for mapping mechanical tension experienced by specific membrane proteins on the surface of living cells. These tension maps provide, to our knowledge, the first direct evidence showing that mechanical forces are associated with the initial stages of EGF ligand internalization. This method could be applied to rapidly study chemomechanical interactions across nearly any receptor or cell type. The inherent flexibility of the platform may also enable the investigation of mechanical force transmission across cell-cell junctions, such as those between T cells and antigen-presenting cells as well as epithelial cell junctions, which are typically not amenable to direct investigations by other methods.
