专治傲娇细胞的“静电吸铁石”:多聚赖氨酸(Poly-Lysine)如何靠库仑引力把神经元死死按在玻璃片上?
1975 年 10月1日 · 多聚-L-赖氨酸(PLL)/ 多聚-D-赖氨酸(PDL)包被液与共聚焦玻璃底培养皿
你知道吗?
明胶和纤连蛋白还要跟细胞表面的整合素受体客客气气地对暗号握手;多聚赖氨酸根本不讲生物礼貌,直接亮出全身几百个正电荷,用库仑定律把带负电的细胞膜原地按倒。
平时养 HeLa 或 NIH-3T3 这种皮实细胞时,普通培养皿怎么折腾它们都扒得死死的;可一旦你要养极其傲娇的原代大脑皮层神经元、或者做转染与免疫荧光的 HEK293T 细胞(尤其是在光滑如镜的共聚焦显微镜玻璃圆片 Coverslip 上),稍微拿移液枪沿着壁加一滴 PBS 洗一下,整片细胞就会像雪崩一样哗啦啦全飘起来冲进废液缸!
如果在 F9 细胞常用的明胶(Gelatin,靠提供 RGD 序列给整合素抓握)都抓不住的情况下,该请出哪位大神?答案就是分子量大、全身挂满正电荷的化学胶水——多聚赖氨酸(Poly-L-Lysine 或 Poly-D-Lysine)!
这项拯救了全体神经生物学家的包被神技,由加州大学伯克利分校的细胞生物学大师 Daniel Mazia 于 1975 年 10 月发表在《Journal of Cell Biology》上。为什么细胞不爱贴普通玻璃片?因为玻璃表面的硅羟基(Si-OH)在水溶液中电离后带负电荷,而所有活细胞的细胞膜外表面都覆盖着一层富含唾液酸(Sialic acid)和硫酸乙酰肝素的糖萼,以及磷脂双分子层的磷酸头基,使得整颗细胞外表面也带着强烈的净负电荷——同性电荷相斥,细胞当然站不稳!
Mazia 巧妙地在玻璃片上涂了一层人工合成的赖氨酸多聚物:每一分子多聚赖氨酸侧链上都伸出成百上千个在生理 pH 下质子化带正电的 -氨基()。它一头牢牢吸住带负电的玻璃表面,另一头伸出密密麻麻的正电荷触手,不依赖任何生物受体,直接靠物理学最霸道的库仑静电引力,把带负电的细胞膜像吸铁石吸铁屑一样死死按在玻片上!
而对于会分泌蛋白酶消化 L-氨基酸的原代神经元,科学家更换用了蛋白酶咬不动的镜像异构体——多聚-D-赖氨酸(PDL)。