阐明细胞对力的反应

累积的证据表明，体力在受精动物卵的发育过程中起着重要作用。在胚胎发生期间，多种细胞群主动迁移并改变它们的位置，产生影响周围组织特性的各种类型的力(例如，牵引力，压缩力)。这又可以实现正常发展，其中组织布置是高度协调的。然而，胚胎细胞和组织如何对这些力作出反应仍然知之甚少。

通过两个具有蛋白质组学和发育生物学专业知识的实验室之间的国际合作，解决了这一重要问题。来自普林斯顿大学(美国)的Ileana Cristea教授和国家基础生物学研究所(日本)的Naoto Ueno教授以及他们各自的研究小组试图回答这个问题。他们一起描述了施加物理力的胚胎中的全球磷酸化和蛋白质丰度的细胞内变化。

“在这项研究中，我们通过离心非洲爪蟾胚胎施加力，我们广泛分析了其中蛋白质磷酸化状态的变化。由于非洲爪蟾卵比其他生物的卵子相对较大，我们能够获得足够量的蛋白质来自少数胚胎的分析。“ 研究小组成员Noriyuki Kinoshita博士说。

使用灵敏和定量的基于质谱的方法，研究团队能够识别超过9,000种肽(即蛋白质片段)的磷酸化。

Cristea教授强调了这项研究的新颖性和预期影响，指出“这是对任何生物系统中机械力响应的蛋白质磷酸化的全球时间变化的第一项研究。我们整合了方法，使我们能够全面表征动态磷酸化蛋白质组我们设计的目标方法可以非常精确地监测特定磷酸化事件的时间性和相对丰度。我们进一步将磷酸化介导的信号传导的知识置于蛋白质丰度变化的背景下。总的来说，这使我们能够发现精确的调节点。另外，考虑到机械力对组织稳态和不同疾病进展的贡献，我们希望我们的方法和研究结果能为今后的机械生物学和信号转导研究提供宝贵的平台。“

该论文的第一作者，Hashimoto博士说：“有趣的是，胚胎中的各种蛋白激酶，如PAK2和PKC，仅通过力刺激激活了10分钟。它也令人惊讶地发现构成粘着斑和紧密连接的蛋白质是最突出的磷酸化之一。这项工作还揭示了FAK途径与PKA和PKC途径之间以前未被认识到的串扰。此外，我们已经证明离心加强了紧密连接，导致到组织的上皮形成。“

“特别值得一提的是，在力刺激下，ZO-1(紧密连接组分之一)被积聚到紧密连接处以加强其结构，这是间充质 - 上皮细胞转变(MET)样改变的特征。这种现象与一些细胞在发育，伤口愈合和癌症侵袭/转移过程中发现的上皮 - 间质转化(EMT)相反。我们推测在胚胎中，必须有一种反馈机制，增强组织抵抗的强度。由力引起的变形。“ 上野教授说。

这些结果于2019年3月6日发表在Cell Systems杂志上。