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腎小管形成,環境軟硬差別大

細胞周圍「是軟是硬」會影響細胞成長,其接觸的介質軟硬度大大影響著細胞生死存亡的命運。
 
 
 
成功大學生理所教授兼教務長湯銘哲,是該校「菁英班」的主要推手。注重「身教」的湯銘哲,要帶學生親自感受印度垂死之家、馬雅文化的震撼,湯教授重視人才養成環境的概念,和他研究「腎臟細胞生長環境」的初衷,有著幾分相似。

10 年前,學者大多著重在細胞化學性質的探討,少有人注意到細胞生長的物理環境「是軟是硬?」。在美國密西根大學攻讀博士學位時,教授要他天馬行空地思考研究主題,養成他獨立思考的能力。腎小管細胞在不同物理性質的膠原纖維(collagen fibril)凝膠中發展成形的問題,是湯老師回臺灣後逐漸醞釀形成的研究方向。早期很少人注意,現在已逐漸成為熱門的議題。

湯教授的團隊發現細胞周圍的物理環境會影響細胞成長,其接觸的介質軟硬度大大影響著細胞生死存亡的命運。但是介質軟硬要如何讓細胞知道,以便進行接下來的事情?過去的研究都認為化學訊息的傳遞,是藉由接受體與配體的結合進行的,然而物理訊息如何傳入細胞,則甚少探討。細胞周圍「是軟是硬」的訊息,是由細胞膜上的接受體 α2β1 integrin 傳遞到細胞內。湯銘哲教授的研究發現,若細胞感知周圍環境較軟,就會開始抑制細胞膜上這種接受體的活化和聚集,細胞的生長速率就會下降。

接受體是指生物體內與配體結合的大分子化合物,特定接受體與配體結合產生特定效用,兩者結合後訊息便會傳遞下去。經由訊息傳遞,腎細胞像是接到指令似地任由一隻「看不見的手」神奇地揉捏出腎小管。

對膠原纖維而言,目前知道其細胞膜上的接受體有兩種,integrin 及 DDR1。湯教授的研究團隊發現這兩種接受體彼此間會相互影響拮抗,膠原蛋白接受體 DDR1 被活化,會啟動下游蛋白質去攔截受體 α2β1 integrin 傳送訊息,細胞就會停止移動。受體 DDR1 等於抑制細胞「移行」的機制,DDR1 受體還會進一步抑制細胞的「生長」。此外,受體 α2β1 integrin 在軟性介質中受到抑制,可能會使細胞走向「凋亡」的命運。

這些令人振奮的研究成果,也受到國際知名期刊的重視,讓人們對腎細胞形成腎小管機制的了解更往前推進了一步。

深度閱讀
  1. Yao-Hsien Wang, Wen-Tai Chiu, Yang-Kao Wang, Ching-Chou Wu, Tsu-Ling Chen, Chiao-Feng Teng, Wen-Tsan Chang, Hsien-Chang Chang and Ming-Jer Tang (2007) Deregulation of AP-1 protein family in collagen gel-induced epithelial cell apoptosis mediated by low substratum rigidity. Journal of Biology Chemistry, 282(1), 752-763.
  2. Wang, C.Z., Su, H.W., Hsu, Y.C., Shen, M.R. and Tang, M.J. (2006) A DDR1/SHP-2 signaling complex inhibits a2b1 integrin-mediated Stat1/3 activation and cell migration. Mol. Biol. Cell, 17, 2839-2852.
  3. 湯銘哲教授網頁:http://phys.med.ncku.edu.tw/fac-tan.php, 2007/9/25
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