Effect of substrate rigidity on distribution of nuclear actin and lamin A
Tämä tutkimus keskittyi analysoimaan, onko solun ulkopuolisen ympäristön jäykkyydellä vaikutusta tuman
sisäisten proteiinien jakautumiseen. Tuman mekanosensitiivisyyden vaikutusta lamiini A:n ja aktiinin
sijaintiin tumassa tutkittiin soluilla, joita kasvatettiin eri jäykkyisillä kasvualustoilla. Kokeissa laskettiin
lamiini A:n suhteellinen määrä vertaamalla tumalevyyn sitoutunutta ja tumassa vapaana olevaa lamiini A:ta,
sekä suhteellinen määrä aktiinille vertaamalla tumansisäisen aktiinin määrää solulimassa olevaan. Kahta eri
jäykkyistä (1,5 kPa ja 33 kPa Youngin moduluksella) polyakryyliamidi (PAA)-geeliä käytettiin säädettävänä
kasvualustana soluille.
Näillä geeleillä kasvatettiin hiiren 3T3 fibroblastisoluja, joihin oli transfektoitu konstrukti, joka ilmentää joko
lamiini A:ta tai aktiinia tehostetulla vihreällä fluoresoivalla proteiinilla (EGFP) leimattuna. Proteiineja
ilmentäviä soluja kuvannettiin laser-skannaus konfokaalimikroskoopilla. Data käsiteltiin ja analysoitiin
imageJ-ohjelmalla ja lopulliset tulokset saatiin vertaamalla tuman sisäistä vapaata lamiini A:ta tumalevyyn
sistoutuneeseen, sekä aktiinille vertaamalla tuman sisäisen aktiinin intensiteettiä solulimasta saatuun
intensiteettiin.
Lamiini A:lle tulokset näyttivät, että suurempi jäykkyys vaikuttaa lamiini A:n dynamiikkaan suurentamalla
tumalimassa vapaana olevan lamiini A:n määrää suhteessa tumalevyyn sitoutuneeseen. Aktiinille tulokset
olivat vähemmän yhteneviä tutkimuksen aikana, mutta myös tumansisäisen aktiinin määrä vaikuttaisi
kasvavan jäykemmällä alustalla suhteutettuna soluliman aktiinipitoisuuteen. Lamiini A:n suhteen on
kuitenkin näytetty että sen kokonaispitoisuus kasvaa ja fosforyloidun lamiini A:n määrä vähenee kun solu on
jäykemmässä ympäristössä. Vaikka nämä tulokset eivät suoranaisesti tuekkaan toisiaan, osoitettiin
tutkimuksessa alustan jäykkyyden vaikuttavan sitoutuneen ja vapaan lamiini A:n suhteeseen. Aktiinista
saadut tulokset tukevat tietoja aktiinin aktiivisen tumakuljetuksen kasvamisesta kun solu joutuu rasituksen
alaiseksi. Molemmat tulokset kuitenkin osoittavat jäykkyydellä olevan suora vaikutus tuman proteiinien
dynamiikkaan.
...
In this study we aimed to see if the rigidity of the extracellular environment can influence protein distribution
within the nucleus. The effect of nuclear mechanosensing on the spatial localization of lamin A and actin was
studied in cells cultured on different rigidity cell culture substrates. We quantified the relative levels of lamin
A in nuclear lamina vs. nucleoplasm and the amount of intranuclear actin vs. cytoplasmic actin. Two different
rigidities (1.5 kPa and 33 kPa of Young's modulus) of polyacrylamide (PAA)-gels were used as a tunable
substrate for the cells.
On these gels, we cultured mouse 3T3 fibroblast cells, which were transfected with enhanced green
fluorescent protein (EGFP) labeled lamin A and actin. Cultured cells we imaged with laser scanning confocal
microscope. Images were processed and analyzed using imageJ and comparisons were made between mean
intensities of lamin A in the nuclear lamina and nucleoplasm, and between intranuclear and cytoplasmic
actin.
With lamin A, the results showed that a higher rigidity affects lamin A dynamics, by a significant increase of
free lamin A in relation to bound lamin A. With actin, the results were more unclear, but the same trend
seems to continue. Actin amount inside nucleus seemed to increase related to cytoplasmic actin, when the
cells were cultured on more rigid substrate. In both cases, substrate rigidity affected the protein dynamics by
increasing free protein inside nucleus. Actin also seems to be actively taken into nucleus in larger quantities
in more rigid environment. It has been recently shown that stiffer substrate increases lamin A amount and
decreases phosphorylated lamin A, which might contradict our results. The effect of substrate rigidity on
actin regulation is still poorly understood, but our results seem to be in line with proposed actin active intake
to nucleus at cellular stress. Still, both of these results signify that cells have more direct mechanisms of
sensing inside nucleus to affect nuclear activities.
...
Metadata
Show full item recordCollections
- Pro gradu -tutkielmat [29424]
Related items
Showing items with similar title or keywords.
-
The Effect of Substrate Stiffness on Elastic Force Transmission in the Epithelial Monolayers over Short Timescales
Tervonen, Aapo; Korpela, Sanna; Nymark, Soile; Hyttinen, Jari; Ihalainen, Teemu O. (Springer Science and Business Media LLC, 2023)Purpose The importance of mechanical forces and microenvironment in guiding cellular behavior has been widely accepted. Together with the extracellular matrix (ECM), epithelial cells form a highly connected mechanical ... -
Effect of substrate particle size on burrowing of the juvenile freshwater pearl mussel Margaritifera margaritifera
Hyvärinen, Heini; Saarinen-Valta, Mari; Mäenpää, Eero; Taskinen, Jouni (Springer, 2021)Juveniles of the endangered freshwater pearl mussel (FPM, Margaritifera margaritifera) live burrowed in stream substrate for the first years of their life. Fine sediments block water exchange within substrate and may cause ... -
Effects of ageing on Achilles tendon properties and triceps surae muscle architecture in vivo
Stenroth, Lauri (2012)Achilles tendon is the largest tendon in human body and it has an important role in human locomotion. Ageing is associated with lowered muscle function and the changes in tendon properties could have a major role in ... -
Effect of Training-Induced Changes in Achilles Tendon Stiffness on Muscle–Tendon Behavior During Landing
Werkhausen, Amelie; Albracht, Kirsten; Cronin, Neil; Paulsen, Gøran; Bojsen-Møller, Jens; Seynnes, Olivier R. (Frontiers Research Foundation, 2018)During rapid deceleration of the body, tendons buffer part of the elongation of the muscle–tendon unit (MTU), enabling safe energy dissipation via eccentric muscle contraction. Yet, the influence of changes in tendon ... -
Spatially dependent parton distribution functions and hard processes in nuclear collisions
Helenius, Ilkka (University of Jyväskylä, 2014)