活细胞中基于FRET的Formin张力传感器的开发与表征|||北京沫之东生物技术有限公司

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通过肌动蛋白细胞骨架进行的机械转导与形态发生、细胞分裂和细胞运动等基本细胞过程相关，这些过程需要对由马达蛋白非肌肉肌球蛋白2（NM2）介导的张力进行调控。已有研究表明，mDia1 等formin能够延长处于机械张力下的肌动蛋白结构；反之，mDia1 的延长速率也会受到所施加力的调节。尽管它们在膜/皮层界面具有重要意义，关于formin延长的肌动蛋白丝中的张力，迄今报道的数值主要来自理论估算和模拟，尚无法通过实验加以测定。因此，我们开发了一种基于福斯特共振能量转移（FRET）的张力敏感型探针（mDia1TS），并利用荧光寿命成像显微镜（FLIM）在活体U2OS细胞中对所测张力进行了定量。通过全细胞感兴趣区域（ROI）分析，我们观察到短寿命和长寿命两个组分，并报告了一个强度加权的平均寿命，对应约 3.5 pN 的张力。通过使用表皮生长因子（EGF）对细胞进行促分裂原刺激，我们表明张力稳态发生了显著变化，在细胞周边可测得张力增加，而在其中心则出现松弛。此外，在加入NM2抑制剂对硝基blebbistatin后，所报告的平均张力降低了 2 pN。我们利用针对各个NM2旁系同源物（NM2-A、NM2-B 或 NM2-C）的siRNA敲低来测量它们各自的贡献，结果表明，在该系统中，NM2-A是产生张力的主要旁系同源物。综上所述，我们证明了mDia1TS能够直接判定细胞中的活性mDia1处于张力之下，并且能够以皮牛顿精度进行亚细胞水平的定量测量。

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摘要

通过肌动蛋白细胞骨架进行的机械转导与形态发生、细胞分裂和细胞运动等基础细胞过程相关，这些过程需要对由马达蛋白非肌肉肌球蛋白2（NM2）介导的张力进行控制。已有研究表明，mDia1 等 formin 蛋白能够延长处于机械张力下的肌动蛋白结构；反过来，mDia1 的延长速率也会受到所施加力的调节。尽管它们在膜/皮层界面具有重要意义，关于经 formin 延长的肌动蛋白丝中张力的已报道数值仍主要来源于理论估算和模拟，迄今尚无法进行实验测定。因此，我们开发了一种基于福斯特共振能量转移（FRET）的张力敏感探针（mDia1TS），并利用荧光寿命成像显微镜（FLIM）在活的 U2OS 细胞中对所测张力进行了定量。通过全细胞 ROI 分析，我们显示出一个短寿命组分和一个长寿命组分，并报告了一个强度加权的平均寿命，其对应张力约为 ~3.5 pN。通过使用 EGF 对细胞进行促有丝分裂原刺激，我们表明张力稳态发生了显著变化：细胞周边区域张力可测地增加，而中心区域则发生松弛。此外，在加入 NM2 抑制剂对硝基 blebbistatin 后，所报告的平均张力降低了 2 pN。我们利用针对各个 NM2 旁系同源物（NM2-A、NM2-B 或 NM2-C）的 siRNA 敲低来测量它们各自的贡献，结果表明 NM2-A 是该系统中产生拉伸力的主要旁系同源物。综上所述，我们证明 mDia1TS 能够直接判定细胞中的活性 mDia1 处于受张状态，并且能够以 pN 精度进行亚细胞水平的定量。

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美国国立卫生研究院， https://ror.org/01cwqze88 ZIAHL006121 ZIAHL001786 K22HL179265

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发布于 2026 年 7 月 13 日。下载 PDF

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