Cell polarization plays a crucial role in dynamic cellular events, such as cell proliferation, differentiation, and directional migration in response to diverse extracellular and intracellular signals. Although it is well known that cell polarization entails highly orchestrated intracellular molecular reorganization, the underlying mechanism of repositioning by intracellular organelles in the presence of multiple stimuli is still unclear. Here, we show that front-rear cell polarization based on the relative positions of nucleus and microtubule organizing center is precisely controlled by mechanical interactions including cellular adhesion to extracellular matrix and nucleus-cytoskeletal connections. By modulating the size and distribution of fibronectin-coated adhesive spots located in the polarized cell shape mimicking micropatterns, we monitored the alterations in cell polarity. We found that the localization of individual adhesive spots is more dominant than the cell shape itself to induce intracellular polarization. Further, the degree of cell polarization was diminished significantly by disrupting nuclear lamin A/C. We further confirm that geometrical cue-guided intracellular polarization determines directional cell migration via local activation of Cdc42. These findings provide novel insights into the role of nucleus-cytoskeletal connections in single cell polarization under a combination of physical, molecular, and genetic cues, where lamin A/C acts as a critical molecular mediator in ECM sensing and signal transduction via nucleus-cytoskeletal connection.

细胞极化在动态细胞事件中起着至关重要的作用，例如细胞增殖，分化和对各种细胞外和细胞内信号的定向迁移。尽管众所周知，细胞极化需要高度协调的细胞内分子重组，但是在多种刺激下细胞内细胞器重新定位的基本机制仍不清楚。在这里，我们表明基于细胞核和微管组织中心的相对位置的前后细胞极化是由机械相互作用精确控制的，包括细胞对细胞外基质的粘附以及细胞核与细胞骨架的连接。通过调节位于极化细胞形状模仿微图案中的纤连蛋白包被的粘着斑的大小和分布，我们监测了细胞极性的变化。我们发现，单个粘附斑的定位比细胞形状本身更主导细胞内极化。此外，通过破坏核纤层蛋白A / C，细胞极化程度显着降低。我们进一步证实，几何提示引导的细胞内极化决定了通过本地激活Cdc42定向细胞迁移。这些发现为物理，分子和遗传学线索的结合下核细胞骨架连接在单细胞极化中的作用提供了新颖的见解，其中层粘蛋白A / C在ECM感应和通过核细胞骨架的信号转导中起着关键的分子介体作用。连接。我们发现，单个粘附斑的定位比细胞形状本身更主导细胞内极化。此外，通过破坏核纤层蛋白A / C，细胞极化程度显着降低。我们进一步证实，几何提示引导的细胞内极化决定了通过本地激活Cdc42定向细胞迁移。这些发现为在物理，分子和遗传线索的组合下核-细胞骨架连接在单细胞极化中的作用提供了新颖的见解，其中层粘蛋白A / C在ECM感测和通过核-细胞骨架的信号转导中起着至关重要的分子介质的作用。连接。我们发现单个黏着斑的定位比细胞形状本身更主导细胞内极化。此外，通过破坏核纤层蛋白A / C，细胞极化程度显着降低。我们进一步证实，几何提示引导的细胞内极化决定了通过本地激活Cdc42定向细胞迁移。这些发现为物理，分子和遗传学线索的结合下核细胞骨架连接在单细胞极化中的作用提供了新颖的见解，其中层粘蛋白A / C在ECM感应和通过核细胞骨架的信号转导中起着关键的分子介体作用。连接。我们进一步证实，几何提示引导的细胞内极化决定了通过本地激活Cdc42定向细胞迁移。这些发现为物理，分子和遗传学线索的结合下核细胞骨架连接在单细胞极化中的作用提供了新颖的见解，其中层粘蛋白A / C在ECM感应和通过核细胞骨架的信号转导中起着关键的分子介体作用。连接。我们进一步证实，几何提示引导的细胞内极化决定了通过本地激活Cdc42定向细胞迁移。这些发现为物理，分子和遗传学线索的结合下核细胞骨架连接在单细胞极化中的作用提供了新颖的见解，其中层粘蛋白A / C在ECM感应和通过核细胞骨架的信号转导中起着关键的分子介体作用。连接。