新技術：一種新型DNA結構的熒光張力探針

　　基于新型DNA結構的分子力學探針原理及細胞力學可視化研究 武漢大學供圖

　　近日，《自然—細胞生物學》在線發表了武漢大學高等研究院教授劉鄭課題組在生物物理交叉領域的最新研究成果。課題組設計出一種新型DNA結構的熒光張力探針，并應用于活細胞運動過程的機械力可視化研究。該技術有望成為研究腫瘤細胞遷移、免疫細胞識別和激活等機械力深度參與生命過程的重要工具。

　　論文題目為《用于觀察活細胞中強機械力傳遞的可逆性剪切DNA探針》，高等研究院2018級博士研究生李洪云為第一作者，劉鄭為唯一通訊作者。合作者包括武漢大學生命科學學院研究員張興華及其團隊的博士生張晨、中山大學教授馬杰。第一作者單位為武漢大學。

　　電學、化學和力學是細胞內最常見的三大信號系統，它們相互協調，共同維持著細胞的生命活動。前兩者已被廣泛研究,而細胞的機械力信號傳遞過程因缺少有效的研究方法，人類對其認識有限。實際上，細胞的生命過程不斷地受到擠壓、拉伸、彎曲和拉扯細胞外基質等過程產生的機械力所調控。盡管細胞上每個受體上傳遞的機械力小得令人難以置信——分布在幾pN到幾十pN范圍，但是這些機械力信號可以深刻影響胚胎發育、腫瘤遷移、免疫識別等多種過程。因此，在空間和時間上對細胞機械力進行精準地表征，可以幫助人們深入認識細胞是如何利用微觀力學信號誘導和改變相關的生物化學信號。

　　該工作設計出一種新型DNA結構的熒光張力探針并應用于活細胞運動過程的機械力可視化研究，具有力學量程寬、可逆、單分子靈敏度等優勢，并可以用光來控制該探針的機械結構進而達到控制細胞力的功能。通過對細胞遷移過程中整合素介導的機械力進行研究，發現了一類少量但傳遞更強機械力的整合素團簇（稱“力學熱點”）在細胞運動過程扮演著重要角色。該技術有望成為研究腫瘤細胞遷移、免疫細胞識別和激活等機械力深度參與的生命過程的重要工具。