三維錄影顯示人類白細胞用分子槳滑水前一份研究新發現了人類白血球細胞使用「分子槳」在液體環境內滑動前進的機制。

研究發現,從對人體有益的免疫修復,到擴大傷害的癌細胞擴散,都用到這種機制。

研究者之一法國艾克斯- 馬賽大學(Aix-Marseille Universite)的西奧多莉(Olivier Theodoly)說:「細胞自主移動的能力是了解很多生物功能的關鍵環節,至今我們只了解到其中部份機制。這份研究發現的信息,是免疫學和癌症研究的重要內容。」

細胞移動的機制有很多種。比如精子、微型藻類和一些細菌,利用一根鞭毛形態的附加部位在各自的環境內移動。而另一些體細胞則附著在其它接觸面上,靠改變細胞的形狀實現「爬行」。一直以來,科學家以為白細胞就是後者類型,如果不附著在一個接觸面上,便無法移動。

之前一份研究發現一種名為中性粒細胞的白細胞,具有自主前進的能力,但是不明白它的具體機制。這份新研究補充了這部份認知,發現了一種全新的游動機制——既無需附著在一個接觸面上,也無需改變細胞的形狀,即可在液體環境中前進。研究人員將其稱為「分子槳」機制。

西奧多莉說,從微觀三維影像看起來,這些細胞似乎是靠形狀的變化,採用蛙泳一樣的姿勢游動,但是仔細研究後發現不是這樣,那些看起來的外觀變化不足以形成前進的動力。

研究人員發現,這些細胞使用存在於細胞膜和細胞外部突起組織內的肌動蛋白,讓細胞的外膜產生一種像跑步機一樣的移動機制,不論是否附著在一個接觸面上,都可以推動細胞在固體或液態環境內前進。

不過,情況還不是這麼簡單,研究發現,細胞的外膜不是整體像跑步機一樣形成一致的運動,只有肌動蛋白產生這種運動,其它類型自由分佈在細胞膜上的蛋白卻對細胞的移動起到一定阻礙的作用。

研究人員估計,整套機制由肌動蛋白驅動的內外機制結合才能完成。具體地說,在外部,肌動蛋白促進細胞外膜產生跑步機一樣的運動;而在細胞內部,靠近細胞尾端的地方,一些肌動蛋白則被包裹在一個囊泡結構內,不斷從細胞尾端向細胞前端循環運動著,配合外膜的運動提供足夠的前進動力。

而且在這個過程中,其它細胞膜蛋白則不斷地與肌動蛋白分離開,不參與從尾端向前端的傳輸運動。西奧多莉說:「這些蛋白的過濾和傳輸機制,在細胞的游動過程中起到複雜的作用。我們的研究意外地把原來幾乎不相干的兩個領域——微觀游動物理學和生物囊泡的運輸機制聯繫了起來。」

這份研究近期發表在《生物物理雜誌》(Biophysical Journal)上。◇