近日，深圳灣實驗室特聘研究員Artem Efremov團隊在《自然—物理》上發表最新研究，揭示了機械轉導蛋白的彈性特性在細胞粘附多穩態機械敏感行為中的關鍵作用。
該研究中，研究人員構建了一個半解析模型，用以整合單個分子離合器組件的力響應數據，從而能夠精準預測Tension-gauge-tether實驗所測得的分子離合器力加載速率。同時，該模型也能夠解釋細胞收縮性、配體密度以及黏著斑蛋白（Vinculin）突變體對細胞粘附機械敏感行為的影響。
活細胞對機械信號的感知，在調控細胞生長、遷移、分化等諸多過程中起著關鍵作用。這些過程對維持細胞正常功能至關重要，功能異常則可能引發癌癥及心血管疾病。為闡釋細胞粘附復合物的機械敏感特性，此前，科學家們已提出多種分子機制，但這些理論機制多聚焦于單一作用途徑，尚未清晰、全面地揭示這些機制如何協同作用，進而調節細胞粘附復合物的機械敏感特性。
鑒于細胞粘附復合物在形成及機械轉導過程中所呈現出的復雜性，理解其機械敏感行為成為了力學生物學領域最具挑戰的任務之一。研究團隊以此為切入點，以積累的實驗數據為基礎，旨在系統地闡釋這些現象的內在機制。
他們提出的半解析模型整合了主要細胞粘附蛋白的力響應數據，能夠精準預測“分子離合器”——連接肌動蛋白細胞骨架與粘附受體的力加載速率。該模型將細胞的機械敏感行為與核心蛋白的機械特性聯系起來，從而深入解釋細胞收縮性、細胞外基質密度和Vinculin突變體對細胞粘附機械敏感行為的潛在作用。
未來，研究團隊計劃進一步完善該模型，納入細胞粘附復合物形成過程中的相分離機制，以及力誘導的肌動蛋白細胞骨架重組過程，深入揭示調控細胞粘附復合物力敏感行為的分子機制，該機制在細胞遷移相關過程中發揮重要作用。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41567-025-02964-z
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