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Mechanosensitive calcium signaling in filopodia
bioRxiv - Cell Biology Pub Date : 2020-10-21 , DOI: 10.1101/2020.10.21.346247
Artem K. Efremov , Mingxi Yao , Michael P. Sheetz , Alexander D. Bershadsky , Boris Martinac , Jie Yan

Filopodia are ubiquitous membrane projections that play crucial role in guiding cell migration on rigid substrates and through extracellular matrix by utilizing yet unknown mechanosensing molecular pathways. As recent studies show that Ca2+ channels localized to filopodia play an important role in regulation of their formation and since some Ca2+ channels are known to possess mechanosensing properties, activity of filopodial Ca2+ channels might be tightly interlinked with the filopodia mechanosensing function. We tested this hypothesis by monitoring changes in the intra-filopodial Ca2+ level in response to application of stretching force to individual filopodia of several cell types. It has been found that stretching forces of tens of pN strongly promote Ca2+ influx into filopodia, causing persistent Ca2+ oscillations that last for minutes even after the force is released. Most of the known mechanosensitive Ca2+ channels, such as Piezo 1, Piezo 2 and TRPV4, were found to be dispensable for the observed force-dependent Ca2+ influx. In contrast, L-type Ca2+ channels appear to be a key component in the discovered phenomenon. Since previous studies have shown that intra-filopodial transient Ca2+ signals play an important role in guidance of cell migration, our results suggest that the force-dependent activation of L-type Ca2+ channels may contribute to this process. Overall, our study reveals an intricate interplay between mechanical forces and Ca2+ signaling in filopodia, providing novel mechanistic insights for the force-dependent filopodia functions in guidance of cell migration.

中文翻译:

丝状伪足的机械敏感性钙信号传导

丝足虫是无处不在的膜投射物,其通过利用未知的机械传感分子途径在指导细胞在刚性底物上迁移并通过细胞外基质发挥关键作用。正如最近的研究表明,定位于丝状伪足的Ca2 +通道在调节其形成中起着重要作用,并且由于已知某些Ca2 +通道具有机械传感特性,因此丝状Ca2 +通道的活性可能与丝状伪足的机械传感功能紧密地联系在一起。我们通过监测响应于对几种细胞类型的单个丝状伪足的拉伸力而对丝状体内Ca2 +水平的变化进行了测试,从而验证了这一假设。已经发现,数十pN的拉伸力强烈促进Ca2 +流入丝状伪足,导致持续的Ca2 +振荡,即使释放力后也持续数分钟。发现大多数已知的机械敏感Ca2 +通道,例如压电1,压电2和TRPV4,对于观察到的依赖于力的Ca2 +涌入都是必不可少的。相反,L型Ca2 +通道似乎是发现现象的关键因素。由于先前的研究表明,丝状菌内瞬时Ca2 +信号在细胞迁移的指导中起着重要作用,因此我们的结果表明,L型Ca2 +通道的依赖于力的激活可能有助于这一过程。总的来说,我们的研究揭示了丝状伪足中机械力和Ca2 +信号之间的复杂相互作用,为力依赖性丝状伪足在细胞迁移指导中提供了新颖的机制。发现大多数已知的机械敏感Ca2 +通道,例如压电1,压电2和TRPV4,对于观察到的依赖于力的Ca2 +涌入都是必不可少的。相反,L型Ca2 +通道似乎是发现现象的关键因素。由于先前的研究表明,丝状菌内瞬时Ca2 +信号在细胞迁移的指导中起着重要作用,因此我们的结果表明,L型Ca2 +通道的依赖于力的激活可能有助于这一过程。总的来说,我们的研究揭示了丝状伪足中机械力和Ca2 +信号之间的复杂相互作用,为力依赖性丝状伪足在细胞迁移指导中提供了新颖的机制。发现大多数已知的机械敏感Ca2 +通道,例如压电1,压电2和TRPV4,对于观察到的依赖于力的Ca2 +涌入都是必不可少的。相反,L型Ca2 +通道似乎是发现现象的关键因素。由于先前的研究表明,丝状菌内瞬时Ca2 +信号在细胞迁移的指导中起着重要作用,因此我们的结果表明,L型Ca2 +通道的依赖于力的激活可能有助于这一过程。总的来说,我们的研究揭示了丝状伪足中机械力和Ca2 +信号之间的复杂相互作用,为力依赖性丝状伪足在细胞迁移指导中提供了新颖的机制。相反,L型Ca2 +通道似乎是发现现象的关键因素。由于先前的研究表明,丝状菌内瞬时Ca2 +信号在细胞迁移的指导中起着重要作用,因此我们的结果表明,L型Ca2 +通道的依赖于力的激活可能有助于这一过程。总的来说,我们的研究揭示了丝状伪足中机械力和Ca2 +信号之间的复杂相互作用,为力依赖性丝状伪足在细胞迁移指导中提供了新颖的机制。相反,L型Ca2 +通道似乎是发现现象的关键因素。由于先前的研究表明,丝状菌内瞬时Ca2 +信号在细胞迁移的指导中起着重要作用,因此我们的结果表明,L型Ca2 +通道的依赖于力的激活可能有助于这一过程。总的来说,我们的研究揭示了丝状伪足中机械力和Ca2 +信号之间的复杂相互作用,为力依赖性丝状伪足在细胞迁移指导中提供了新颖的机制。我们的结果表明,L型Ca2 +通道的力依赖性激活可能有助于此过程。总的来说,我们的研究揭示了丝状伪足中机械力和Ca2 +信号之间的复杂相互作用,为力依赖性丝状伪足在细胞迁移指导中提供了新颖的机制。我们的结果表明,L型Ca2 +通道的力依赖性激活可能有助于此过程。总的来说,我们的研究揭示了丝状伪足中机械力和Ca2 +信号之间的复杂相互作用,为力依赖型丝状伪足在细胞迁移指导中提供了新颖的机制。
更新日期:2020-10-27
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