합성 세포 접착 분자를 이용한 다세포 조립 프로그래밍

Nature 614권, 144~152페이지(2023)이 기사 인용

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측정항목 세부정보

세포 접착 분자는 다세포 유기체에서 어디에나 존재하며 조직 발달, 면역 세포 트래피킹 및 신경계 배선과 같은 다양한 과정에서 정확한 세포-세포 상호 작용을 지정합니다. 여기서 우리는 카드헤린 및 인테그린과 같은 기본 접착 분자의 세포내 도메인과 직교 세포외 상호 작용을 결합하여 광범위한 합성 세포 접착 분자가 생성될 수 있음을 보여줍니다. 생성된 분자는 기본 상호작용과 유사한 접착 특성을 갖는 맞춤형 세포-세포 상호작용을 생성합니다. 합성 세포 접착 분자의 세포내 도메인의 정체성은 인터페이스 형태와 역학을 지정하는 반면, 다양한 동형 또는 이형 세포외 상호 작용 도메인은 독립적으로 세포 간의 연결을 지정합니다. 직교 접착 분자의 이 툴킷은 다세포 구조의 합리적으로 프로그래밍된 조립뿐만 아니라 기본 조직의 체계적인 리모델링을 가능하게 합니다. 합성 세포 접착 분자의 모듈성은 서로 다른 종류의 세포-세포 인터페이스가 어떻게 진화했는지에 대한 근본적인 통찰력을 제공합니다. 전반적으로 이러한 도구는 세포 및 조직 공학과 다세포 조직을 체계적으로 연구하는 데 강력한 능력을 제공합니다.

세포-세포 접착을 체계적으로 프로그램하는 능력은 발달, 신경생물학 및 면역학을 연구하기 위한 강력하고 새로운 도구를 제공하고 다세포 조직의 복구 및 치료 세포의 설계를 촉진할 수 있습니다5,6(그림 1a). 그럼에도 불구하고 후생동물 세포의 공학적 접착은 합성 생물학에서 아직 미개척 분야로 남아 있습니다.

a, 세포 접착의 다양한 기능적 역할. b, synCAM 수용체의 개념적 설계. CAM의 세포외 도메인(왼쪽)은 GFP 및 GFP 결합 나노바디(항-GFP, 오른쪽)로 대체됩니다. ICD가 없는 테더 컨트롤도 표시됩니다(가운데). c, pairwise synCAM 인터페이스의 x20 공초점 현미경 이미지의 최대 투영. 스케일 바, 10μm. t = 3시간. GFP 발현 세포(파란색)는 항-GFP 발현 세포(주황색)에 결합되어 있습니다. 각 쌍에 대한 CAM TM 및 ICD 도메인이 표시됩니다(테더는 ICD가 없는 컨트롤입니다)(상단). 하단, 위 인터페이스의 GFP 채널은 인터페이스에서 수용체 농축의 차이를 강조합니다. 일치하는 synCAM 발현 수준은 확장 데이터 그림 1에 나와 있습니다. d, a에 표시된 인터페이스에서 측정 된 접촉각. n = 20(테더), n = 20(WT ECAD), n = 20(DLL1), n ​​= 20(JAM-B), n = 20(NCAM-1), n ​​= 20(ICAM-1), n = 20(ECAD), n = 20(ITGB1), n ​​= 20(ITGB2), n = 15(MUC4). WT ECAD 동형 세포-세포 상호 작용에 대한 접촉각도 표시됩니다. e, c의 세포-세포 경계면에서 GFP 농축 비율. n = 20(테더), n = 20(DLL1), n ​​= 20(JAM-B), n = 20(NCAM-1), n ​​= 20(ICAM-1), n ​​= 20(ECAD), n = 20(ITGB1), n ​​= 20(ITGB2), n = 15(MUC4). f, 표시된 친화력을 갖고 ICAM-1 ICD의 존재(파란색) 또는 부재(검은색)에서 GFP/항-GFP synCAM을 발현하는 쌍별 L929 세포의 접촉각의 정량화. n = 20쌍. 오차 막대는 95% 신뢰 구간을 보여줍니다. t = 3시간. 일치하는 synCAM 발현 수준은 확장 데이터 그림 1에 표시됩니다. 동일한 계열의 변경된 친화력 synCAM 세포에 대한 대체 분석(경쟁 세포 분류 분석)은 확장 데이터 그림 3에 표시됩니다. d 및 e의 상자 그림의 경우, 중앙선은 중앙값을 나타내고 상자 한계는 25~75번째 백분위수를 나타내며 수염은 최소값에서 최대값을 나타냅니다.

소스 데이터

기본 세포-세포 상호작용은 이웃 세포나 기질에 결합하고 기계적 접착 반응을 유도하는 복잡한 막횡단 단백질인 세포 접착 분자(CAM)의 대규모 집합에 의해 매개되며, 종종 세포골격 재배열을 포함합니다7,8,9,10,11. CAM의 예로는 국소 유착을 조립하는 인테그린과 상피 세포 사이의 부착 접합을 조립하는 카드헤린이 있습니다. CAM의 구조적 복잡성과 기능적 다양성으로 인해 세포외 결합과 세포내 도메인 매개 세포골격 재구성 기능이 분리되고 재조합되어 새로운 세포-세포 연결을 생성할 수 있는지 여부가 불분명해졌지만, 이전 연구에서는 모듈화 가능성이 나타났습니다. 18,19.