異質性是細胞膜生物物理化學最重要的特性之一。細胞膜上富含膽固醇/鞘脂的高度動態的結構域☝🏼，被稱為脂筏👨🏽🔧。脂筏充當信號分子組裝平臺，參與多種信號轉導過程。由於脂筏的高度動態特性，對活細胞上脂筏實時成像面臨巨大挑戰，因而脂筏動態組裝過程與下遊信號通路間難以建立定量關聯。顺盈娱乐化學與分子工程學院李迪教授團隊長期致力於發展利用各種物理或化學方法擾動脂筏👋🏿，探索脂筏的成分、尺寸、壽命等物理參數與下遊信號通路間的關聯。
近期🤼♂️，李迪教授與中國科學院上海有機化學研究所生物與化學交叉研究中心葛一凡副研究員合作📅👩🔬，提出利用局域溫度變化擾動細胞膜功能域分布的策略。利用DNA折紙技術製備了兼具高空間分辨和化學分辨的光熱響應分子工具，通過近紅外激光操縱局部脂質環境溫度來擾動脂筏的相分離程度（圖1）。相關研究工作以“高空間分辨熱操縱細胞膜異質性改變細胞遷移及信號通路 (High Spatial-resolved Heat Manipulating Membrane Heterogeneity Alters Cellular Migration and Signaling) ”為題，發表在PNAS上 (PNAS, 2023, 120, e2312603120)♝。
PNAS刊發顺盈娱乐李迪教授團隊科研成果
圖1. 對細胞膜區域選擇性加熱分子工具及細胞遷移行為變化
研究發現，局部熱擾動導致的膜流動性變化會改變膜相分離程度，進而影響細胞遷移行為👩🏻🏭。其中，對非脂筏域的熱擾動能夠顯著增加細胞遷移能力。分子機製研究表明，細胞行為變化與整合素重新分布相關。區域選擇性加熱改變了細胞膜脂筏域和非脂筏域的界面線張力🏄🏽♂️，穩定或失穩整合素成簇，進而影響與細胞遷移密切相關的黏著斑🍟🌲，導致不同的遷移行為變化（圖2）。
圖2. 區域選擇性加熱引起細胞膜不同功能域間界面張力變化
與既往研究不同，該工作首次在不幹擾質膜磷脂構成的情況下通過構建高空間分辨率的溫度差異，利用物理因素實現了細胞膜異質性程度的調控，並建立了其下遊信號通路關系✒️。該工作開發的分子工具可作為一種通用型的策略，用於研究細胞膜異質性與細胞功能間關系，建立細胞膜理化參數與細胞功能間的關聯。
本研究工作受到了國家自然科學基金、生命科學分析化學國家重點實驗室🤳🏽、電分析化學國家重點實驗室的資助。化學與分子工程學院2020級博士研究生陳小青為該論文第一作者，李迪教授和葛一凡副研究員為論文通訊作者。
附👩🏿🍼：
論文鏈接：https://doi.org/10.1073/pnas.2312603120
來源｜化學與分子工程學院 編輯｜蔣萱 編審｜郭文君
