Quantitative live cell imaging of vimentin network assembly and regulation
波形蛋白网络组装和调节的定量活细胞成像
基本信息
- 批准号:10227015
- 负责人:
- 金额:$ 26.02万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2011
- 资助国家:美国
- 起止时间:2011-06-15 至 2023-07-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:3-DimensionalAcetylationActinsActomyosinAdhesionsAffectBackBiological AssayBiosensorCRISPR/Cas technologyCell LineCell PolarityCell modelCellsChemicalsChemotaxisChimeric ProteinsCollaborationsCrosslinkerCuesCyclic AMP-Dependent Protein KinasesCytomegalovirusCytoskeletonDataEmbryoEnvironmentFeedsFibroblastsFluorescence Resonance Energy TransferFundingGenerationsGoalsGuanosine TriphosphateHumanImageIndividualIntermediate Filament ProteinsIntermediate FilamentsKnock-outMechanicsMediatingMicrofilamentsMicrofluidic MicrochipsMicroscopyMicrotubule StabilizationMicrotubulesMolecularMotorMotor NeuronsMusPhosphorylationPhosphorylation SitePhosphotransferasesPlayPolymersProcessProteinsRegulationResearchResolutionRoleSignal TransductionSolubilitySpeedStructureStructure of retinal pigment epitheliumSystemTestingTimeTractionTraction Force MicroscopyTubulinVariantVimentinbasecell motilitycrosslinkepithelial to mesenchymal transitionexperimental studyextracellulargenome editinghigh resolution imagingimaging approachimaging modalityimprintinnovationlive cell imagingmigrationpenis foreskinpolarized cellpreservationpromoterquantitative imagingreconstitutionresponsespectrographwound healing
项目摘要
ABSTRACT-PROJECT 3
The type III intermediate filament protein, vimentin is relevant to enhanced directed cell motility. However many
of the specific functions vimentin plays in directed cell migration have remained elusive. Our data of the past
funding period demonstrate that Vimentin Intermediate Filaments (VIF) can interact with the other cytoskeleton
components and the cell-substrate adhesion machinery to stabilize microtubule (MT)-regulated cell polarization
and traction orientation, which enhances the persistence in migration directionality. The molecular factors and
mechanical mechanisms that mediate these interactions in the context of migrating cells have yet to be revealed.
To uncover the molecular mechanism of VIF’s function in stabilizing MT polarization we will further develop our
quantitative imaging approaches and analyze possible mechanisms of VIF-MT interaction and VIF-MT cross-
linkers (Aim 1). We will also analyze the effects of VIF on actomyosin contractility, adhesion distribution and
traction generation using high-resolution traction-force microscopy (Aim 2). The proposed functions of VIF in
stabilizing MT polarization and organizing cell traction predict that the turnover of VIF sets the time scale of
persistence in cell polarity and directed traction. Hence, in environments where directional cues change faster
than the time scale of VIF turnover, the VIF network may generate potentially unfavorable migration inertia.
Several kinases, such as PKC and PKA, can phosphorylate vimentin and the phosphorylation increases the
solubility of vimentin. We hypothesize that the activation of these kinases at the leading edge in response to
changing directional cues disassembles VIF locally to facilitate cytoskeleton reorganization and protrusion
forming in the new direction. To test this hypothesis we will correlate local PKC and PKA activation with the rate
of VIF disassembly and perturb the VIF response to guidance cues by mutagenizing vimentin’s PKC and PKA
phosphorylation sites. We will also quantify the dynamics of reorganization in networks of wildtype vs
mutagenized VIF in chemotaxis assays, where the magnitude and time scale of variations in cell external
guidance cues can be experimentally controlled. This proposed research plan will enhance our understanding
of vimentin’s function in directed migration and produce innovative imaging methods that impact on the
cytoskeleton field.
摘要-项目 3
III 型中间丝蛋白波形蛋白与增强定向细胞运动有关。
波形蛋白在定向细胞迁移中发挥的具体功能仍然难以捉摸。
资助期证明波形蛋白中间丝(VIF)可以与其他细胞骨架相互作用
稳定微管 (MT) 调节的细胞极化的成分和细胞-基质粘附机制
和牵引定向,增强迁移方向性的持久性。
在迁移细胞的背景下介导这些相互作用的机械机制尚未被揭示。
为了揭示 VIF 稳定 MT 极化功能的分子机制,我们将进一步开发我们的
定量成像方法并分析 VIF-MT 相互作用和 VIF-MT 交叉的可能机制
我们还将分析 VIF 对肌动球蛋白收缩性、粘附分布和活性的影响。
使用高分辨率牵引力显微镜产生牵引力(目标 2)。
稳定 MT 极化和组织细胞牵引预测 VIF 的周转设定了时间尺度
因此,在方向线索变化更快的环境中,细胞极性和定向牵引的持久性。
与 VIF 周转的时间尺度相比,VIF 网络可能会产生潜在不利的迁移惯性。
一些激酶,例如 PKC 和 PKA,可以磷酸化波形蛋白,并且磷酸化会增加波形蛋白的活性。
我们发现这些激酶的激活处于前沿。
改变方向线索可局部分解 VIF,以促进细胞骨架重组和突出
为了检验这一假设,我们将局部 PKC 和 PKA 激活与速率相关联。
VIF 分解并通过诱变波形蛋白的 PKC 和 PKA 扰乱 VIF 对指导线索的反应
我们还将量化野生型与网络中重组的动态。
趋化性测定中的诱变 VIF,其中细胞外部变化的幅度和时间尺度
可以通过实验控制指导线索。这项拟议的研究计划将增强我们的理解。
波形蛋白在定向迁移中的功能,并产生影响的创新成像方法
细胞骨架领域。
项目成果
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