FRET imaging of calcium signaling in live cells in the microenvironment.
FRET imaging of calcium signaling in live cells in the microenvironment.
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微环境中活细胞中钙信号传导的 FRET 成像。
DOI：
10.1039/c2ib20264f
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发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Wang,Yingxiao
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Qian,Tongcheng;Lu,Shaoying;Ma,Hongwei;Fang,Jing;Zhong,Wenxuan;Wang,Yingxiao
微环境已显示出调节细胞功能，包括细胞生长、分化、增殖、迁移、癌症发展和转移。然而，其潜在的分子机制仍不清楚。我们集成了微图案技术和基于荧光共振能量转移（FRET）的分子生物传感器，以可视化细胞中的钙反应，该细胞被限制在微图案表面上生长。ATP刺激后，培养在不同表面微图案上的人脐静脉内皮细胞（HUVECs）与无约束的对照细胞相比，具有较短的衰减时间和降低的瞬时细胞内钙升高峰。衰减时间受质膜和膜钙通道的调节，而峰值则受内质网（ER）钙释放的调节。进一步的结果表明，电压操作通道（VOCs），耦合质膜和ER，可以影响衰减时间和钙响应的峰值。VOCs的抑制可以消除不同微模式对钙信号的影响。当两个连接的HUVEC被限制在一个微模式上生长时，可以观察到ATP刺激后截然不同的钙反应，与没有模式培养的两个连接细胞的类似反应相反。有趣的是，VOC的抑制也阻断了两个连接的细胞在微模式上的钙反应的差异。这些结果表明，微图案化的表面可以对HUVEC在ATP刺激下的钙反应产生深远的影响，主要由VOC介导。因此，我们的研究结果揭示了HUVECs感知微环境和调节细胞内钙信号的分子机制。
The microenvironment has been shown to regulate cellular functions including cell growth, differentiation, proliferation, migration, cancer development and metastasis. However, the underlying molecular mechanism remains largely unclear. We have integrated micro-pattern technology and molecular biosensors based on fluorescence resonance energy transfer (FRET) to visualize calcium responses in cells constrained to grow on a micro-patterned surface. Upon ATP stimulation, human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) cultured on different surface micro-patterns had a shorter decay time and a reduced peak of a transient intracellular calcium rise compared to control cells without constraints. The decay time is regulated by the plasma membrane and the membrane calcium channels, while the peak by endoplasmic reticulum (ER) calcium release. Further results revealed that voltage operated channels (VOCs), coupling the plasma membrane and ER, can affect both the decay time and the peak of calcium response. The inhibition of VOCs can eliminate the effect of different micro-patterns on calcium signals. When two connected HUVECs were constrained to grow on a micro-pattern, drastically distinct calcium responses upon ATP stimulation can be observed, in contrast to the similar responses of two connected cells cultured without patterns. Interestingly, the inhibition of VOCs also blocked this difference of calcium responses between two connected cells on micro-patterns. These results indicate that a micro-patterned surface can have a profound effect on the calcium responses of HUVECs under ATP stimulation, largely mediated by VOCs. Therefore, our results shed new light on the molecular mechanism by which HUVECs perceive the microenvironment and regulate intracellular calcium signals.
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R. Cummings;S. Kornfeld
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