弯曲基底上上皮细胞的 3D 形状

人们广泛认识到,上皮细胞的形状由肌动蛋白-肌球蛋白皮质产生的张力以及细胞对基底和彼此的黏附决定。为解释这些生物学与结构对细胞形状的贡献,已提出不同的物理模型。然而,至今尚未提出一种允许验证上皮细胞 3D 形状最小物理模型的实验方法。本研究中,我们在具有正弦轮廓的基底上培养 MDCK 上皮细胞,从而得以测量细胞在各种正曲率和负曲率上的形状。我们发现 MDCK 细胞在正弦基底的谷处比在脊处更厚。曲率对上皮细胞形状的影响无法用仅含差异顶、底和侧表面能的模型理解。然而,加入一项顶线张力便足以定量解释实验测量。该模型也能解释过表达 E-cadherin 的 MDCK 细胞的形状。另一方面,当用 blebbistatin 降低肌球蛋白 II 活性时,我们测得谷与脊间细胞厚度差出现饱和,表明需要一个限制大细胞变形的项。我们的结果表明,解释上皮细胞形状的最小模型除差异表面能外还需包含顶线张力,突显了产生各向异性张力的结构(如连接黏附连接的肌动蛋白带)的重要性。未来,我们的实验方法可用于测试弯曲环境中上皮形状更广泛范围的物理模型,例如连续介质模型。