DNA-based digital tension probes reveal integrin forces during early cell adhesion.
DNA-based digital tension probes reveal integrin forces during early cell adhesion.
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DOI：
10.1038/ncomms6167
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发表时间：
2014-10-24
影响因子：
16.6
通讯作者：
Salaita, Khalid
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhang, Yun;Ge, Chenghao;Zhu, Cheng;Salaita, Khalid
机械刺激深刻地改变细胞的命运，但机械转导的机制仍然模糊，由于缺乏分子力成像的方法。在这里，为了满足这一需求，我们开发了一类新的分子张力探针，其功能作为开关，在经历阈值皮牛顿力时产生20-30倍的荧光增加。探针采用固定的DNA-发夹与可调的力响应阈值，配体，和荧光报告。定量成像显示，整合素张力是高度动态的，并在粘附形成过程中随着整合素密度的增加而增加。荧光团编码的探针的混合物显示了整合素对环化-RGD的机械偏好超过线性-RGD肽。多重探针与可变的鸟嘌呤-胞嘧啶含量在他们的发夹揭示整合素的偏好更稳定的探针在前端的细胞边缘附近不断增长的粘连。基于DNA的张力探针是迄今为止最灵敏的光学力报告器之一，克服了牵引力显微镜的力和空间分辨率限制。
Mechanical stimuli profoundly alter cell fate, yet the mechanisms underlying mechanotransduction remain obscure due to a lack of methods for molecular force imaging. Here, to address this need, we develop a new class of molecular tension probes that function as a switch to generate a 20–30-fold increase in fluorescence upon experiencing a threshold piconewton force. The probes employ immobilized DNA-hairpins with tunable force response thresholds, ligands, and fluorescence reporters. Quantitative imaging reveals that integrin tension is highly dynamic and increases with an increasing integrin density during adhesion formation. Mixtures of fluorophore-encoded probes show integrin mechanical preference for cyclized-RGD over linear-RGD peptides. Multiplexed probes with variable guanine-cytosine content within their hairpins reveal integrin preference for the more stable probes at the leading tip of growing adhesions near the cell edge. DNA-based tension probes are among the most sensitive optical force reporters to date, overcoming the force and spatial-resolution limitations of traction force microscopy.
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