細胞如何使用機械張力傳感器與環境相互作用

肌動蛋白是細胞中最豐富的蛋白質之一，它有許多工作-從賦予細胞其形狀和結構到管理對多種細胞功能至關重要的蛋白質網絡。沒有它，脆弱的基本生活單元就會崩潰。

肌動蛋白的大量活性是基于機械信號傳遞。它似乎以某種方式感覺到來自環境的物理反饋并做出相應的響應。現在，eLife中的一項新研究描述了這種機械信號的工作方式。通過從字面上拉伸單個肌動蛋白絲，研究人員確定了肌動蛋白將細胞機械信息傳遞給其他蛋白質的過程。由于數百種不同的蛋白質結合肌動蛋白絲，因此這一發現意義深遠，并且可能最終解釋了細胞如何機械控制運動，包括心肌細胞如何收縮或運動細胞如何運動。

“關于肌動蛋白絲可能是細胞中微小的拉伸傳感器的想法已經在文獻中流傳了一段時間，但我認為我們確實在這里證明了這一點，”實驗室助理教授兼實驗室負責人格雷戈里·M·阿魯申說。結構生物物理與力學生物學系。“我們才剛剛開始了解細胞中機械信號的細微差別。”

尋找機械信號

細胞的生命周期與化學信號密切相關，在化學信號中，經過充分研究的配體和受體網絡將信息提供給細胞，并確定其是否生長，分裂，遷移或死亡。但是，物理力也會通過一種完全不同的現象將關鍵信號傳遞到細胞上，在這種現象中，分子彼此推拉，永久地聚集在一起并解離。

盡管數十年的研究揭示了化學信號傳導過程，但對機械信號傳導的細節仍知之甚少。很明顯，例如，當細胞緊貼培養皿底部或與相鄰細胞接觸時，其與周圍環境的相互作用是由肌動蛋白驅動的，肌動蛋白與細胞外緣的所謂粘附蛋白結合。

但是還不清楚細胞如何將來自周圍環境的機械信號傳遞給肌動蛋白，然后肌動蛋白如何將信號傳遞給召集粘附蛋白或將其推開。