Stress fiber anisotropy contributes to force-mode dependent chromatin stretching and gene upregulation in living cells.
Stress fiber anisotropy contributes to force-mode dependent chromatin stretching and gene upregulation in living cells.
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应力纤维各向异性有助于活细胞中力模式依赖性染色质拉伸和基因上调
DOI：
10.1038/s41467-020-18584-5
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发表时间：
2020-09-29
影响因子：
16.6
通讯作者：
Wang N
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Wei F;Xu X;Zhang C;Liao Y;Ji B;Wang N
活细胞和组织经历各种复杂的力模式，这在生理学和疾病中很重要。然而，不同的力模式如何影响基因表达尚不清楚。在这里，我们通过与细胞上的整合素结合的磁珠施加不同模式的局部力，并量化细胞硬度、染色质变形和 DHFR（二氢叶酸还原酶）基因转录。面内应力导致细胞刚度低于面外应力，面外应力导致珠子沿细胞长轴（即肌动蛋白应力纤维的排列）或以不同角度（90°或45°）滚动。然而，面内模式引起的染色质拉伸和随后的 DHFR 基因上调与 45° 应力模式引起的类似。破坏应力纤维可消除不同力模式下细胞硬度、染色质拉伸和 DHFR 基因上调的差异，而抑制肌球蛋白 II 可降低细胞硬度、染色质变形和基因上调。使用离散各向异性应力纤维的理论模型概括了实验结果并揭示了力模式依赖性的潜在机制。我们的研究结果表明，力通过以前未被充分认识的方式影响活细胞的生物反应，例如基因转录。
Living cells and tissues experience various complex modes of forces that are important in physiology and disease. However, how different force modes impact gene expression is elusive. Here we apply local forces of different modes via a magnetic bead bound to the integrins on a cell and quantified cell stiffness, chromatin deformation, andDHFR(dihydrofolate reductase) gene transcription. In-plane stresses result in lower cell stiffness than out-of-plane stresses that lead to bead rolling along the cell long axis (i.e., alignment of actin stress fibers) or at different angles (90° or 45°). However, chromatin stretching and ensuingDHFRgene upregulation by the in-plane mode are similar to those induced by the 45° stress mode. Disrupting stress fibers abolishes differences in cell stiffness, chromatin stretching, andDHFRgene upregulation under different force modes and inhibiting myosin II decreases cell stiffness, chromatin deformation, and gene upregulation. Theoretical modeling using discrete anisotropic stress fibers recapitulates experimental results and reveals underlying mechanisms of force-mode dependence. Our findings suggest that forces impact biological responses of living cells such as gene transcription via previously underappreciated means.
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影响因子：
3.4
作者：
Kong, Dong;Ji, Baohua;Dai, Lanhong
通讯作者：
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DOI：
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发表时间：
2010-06-28
期刊：
The Journal of cell biology
影响因子：
--
作者：
le Duc Q;Shi Q;Blonk I;Sonnenberg A;Wang N;Leckband D;de Rooij J
通讯作者：
de Rooij J
DOI：
10.1073/pnas.0711704105
发表时间：
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