Les couches unitaires dièdres de protéine sont assez intenses pour retenir une cellule

Les cellules humaines adhèrent aux matrices extracellulaires, telles que les surfaces modifiées d'assiette de culture cellulaire, et s'étirent dans des formes spécifiques par le rampement le long du support solide. Est-ce que mais combien intense une surface doit être de sorte que les cellules ne glissent pas ?

Les scientifiques du Japon ont récent prouvé qu'une couche unitaire de protéine déposée sur une surface adjacente liquide-liquide entre l'eau et un solvant de perfluorocarbon est assez intense pour que les cellules souche mésenchymateuses humaines (hMSCs) adhèrent et pour étendent.

Cellules épithélialesKateryna Kon | Shutterstock

Des cellules humaines sont naturellement entourées par les matrices extracellulaires auxquelles elles grippent par l'intermédiaire des protéines de membrane cellulaire. Dans nos fuselages, une composante courante de matrice extracellulaire est collagène, une protéine fibreuse cette forme des ensembles avec d'autres réseaux de collagène.

Les cellules grippent aux composants de la matrice extracellulaire spécifiques par l'intermédiaire des protéines membrane-ancrées telles que l'intégrine des liens de cette niche de formes. Du côté cytoplasmique, c.-à-d. l'intérieur des cellules, intégrines peut brancher aux composantes du cytosquelette, telles que les fibres d'actine qui écartent dans tout le cytoplasme et stabilisent des formes de cellules.

Ainsi, le squelette intérieur peut être ancré aux échafaudages stables et extracellulaires, et la cellule peut déménager le long ou répartir l'échafaudage. C'est nécessaire pour que les cellules adoptent leur forme spécifique de cellules, telle qu'une forme étendue dans le cas des cellules musculaires.

Dans des cultures cellulaires de laboratoire, des cellules humaines sont couramment développées sur une surface solide stable qui est modifiée avec ancrer des molécules, par exemple polylysine, ou dans les cultures à trois dimensions d'hydrogel où les cellules peuvent brancher aux fibres polymères qui composent le réseau de gel.

Il y a un intérêt grand de recherches pour les cultures cellulaires à trois dimensions car elles sont plus représentatives des tissus naturels, où des cellules sont entourées par la matrice extracellulaire et par d'autres cellules. Cependant, la dureté des fibres de gel-polymère doit être optimisée de sorte qu'elles puissent transporter la tension d'une cellule ancrée qui a l'intention de s'étirer dans sa forme désirée.

Les chercheurs du Japon, abouti par professeur Katsuhiko Ariga, ont récent prouvé qu'une couche unitaire de protéine déposée à une surface adjacente entre un perfluorocarbon et un liquide aqueux peut être assez intense pour que les cellules adhèrent et pour s'étendent, soulevant des possibilités neuves pour optimiser des matériaux pour la culture cellulaire.

Positionner des attaches à une surface adjacente liquide-liquide

Les chercheurs ont vérifié deux solvants différents de perfluorocarbon avec la solubilité de basse mer, pour former une surface adjacente avec un support aqueux de culture cellulaire. Le premier était le perfluorodecalin plus visqueux (PFD) et le deuxième le perfluorotributylamine moins-visqueux et contenant de l'azote (PFTBA).

Les liquides de perfluorocarbon ont été recouverts avec les solutions aqueuses de protéine, et les protéines ont spontanément formé des couches unitaires à la surface adjacente. Par le contrôle avec la protéine BSA (albumine de sérum de boeuf), les chercheurs ont prouvé qu'une couche unitaire plus intense de protéine a formé à la surface adjacente de PFTBA.

Par la suite, ils ont préparé des couches unitaires de la fibronectine de protéine, qui peut servir d'attache aux cellules souche mésenchymateuses humaines (hMSC) en grippant avec leur intégrine de protéine de membrane.

Les scientifiques avaient l'habitude la microscopie pour évaluer le grippement des cellules à la couche unitaire de protéine et pour déterminer combien les cellules peuvent s'étirer en mesurant leur surface.

En parallèle, ils ont analysé la dureté de couche unitaire de protéine par AFM (microscopie atomique de force) et protéine-se plier dans la couche unitaire par ATR-FTIR (réflexion totale atténuée - spectroscopie infrarouge de transformée de Fourier).

Les couches unitaires dénaturées de protéine peuvent retenir une cellule

Quand le composé PFTBA de perfluorocarbon a été employé, les couches unitaires intenses de protéine formées, et l'ATR-FTIR ont prouvé que ceux-ci se sont composés de protéines dénaturées. Puisque la dénaturation de protéine abaisse souvent l'eau-solubilité de la protéine, les réseaux peuvent former par l'effondrement hydrophobe.

Les chercheurs pourraient prouver que les hMSCs pourraient bien adhérer à ces couches et ont adopté une forme étirée, expliquant que les couches unitaires pourraient supporter la tension appliquée par une cellule tandis qu'elle s'étend.

Les couches unitaires sur le perfluorocarbon PFD en attendant étaient plus flexibles, et l'étendre de la dénaturation de protéine était inférieur. Car les protéines dans ces couches unitaires pourraient diffuser plus facilement, elles n'ont pas servi d'attache intense, et par conséquent, les hMSCs sont demeurés dans une forme arrondie plutôt que l'étirement le long de la surface de couche unitaire.

Cette recherche pourrait aider à comprendre mieux comment les cellules répondent aux surfaces avec la dureté différente, comme les auteurs d'étude ont expliqué que la souplesse des couches unitaires de protéine peut assez bien être modifiée en changeant les liquides de surface-formation.

Car les auteurs d'étude mettent en valeur davantage, la connaissance que les couches unitaires de protéine mettent en boîte des cellules de supports pour adopter leur forme naturelle pourrait mener aux hydrogels améliorés de culture cellulaire. Indépendamment de la molécule gélifiante, il pourrait considérer comme pour fixer les couches unitaires stables de protéine de sorte que les cellules adhérées ne glissent pas quand elles appliquent une tension.

Tandis qu'il n'a pas été vérifié dans la présente étude si les cellules adhérées aux couches unitaires dièdres de protéine pourraient se développer et se diviser, il serait avantageux que les futures études sachent si des expériences plus à long terme avec les cultures cellulaires croissantes sont possibles aussi bien.

Source

Jia X et autres, modulation des cellules souche mésenchymateuses Mechanosensing aux surfaces adjacentes liquides par les couches unitaires Auto-Montées réglées de protéine. Petit 2019, 15 (5), 1804640 ; DOI : 10.1002/smll.201804640.

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Last Updated: Sep 25, 2019

Christian Zerfaß, Ph.D.

Written by

Christian Zerfaß, Ph.D.

Christian is an enthusiastic life scientist who wants to understand the world around us. He was awarded a Ph.D. in Protein Biochemistry from Johannes Gutenberg University in Mainz, Germany, in 2015, after which he moved to Warwick University in the UK to become a post-doctoral researcher in Synthetic Biology.

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