生命學院科研人員在細胞力學信號轉導機制方面取得新進展

2021-03-02 西安交通大學生命科學與技術學院

西安交大生命學院仿生工程與生物力學研究所研究人員通過耦合整合素分子的激活/聚集動力學過程、整合素團簇分子鍵的斷裂解離及其內部黏著斑激酶磷酸化這三個過程,建立了整合素團簇(integrin cluster)依賴的細胞力學信號轉導模型,刻畫了不同的細胞周圍基質剛度(力學信號)與不同種類細胞黏著斑激酶(FAKY397)磷酸化水平(生化信號)的量化關係,並得到了細胞生物學實驗結果的驗證。研究人員發現,使細胞產生不同的FAKY397磷酸化水平的主要影響因素是細胞骨架牽張力作用下整合素團簇的生存時間(lifetime of cluster),而不是FAK分子微觀動力學速率的改變,進而從細胞骨架牽張力作用下整合素團簇生存時間的角度揭示了基質剛度依賴的FAKY397磷酸化水平差異的分子機制。研究成果也為進一步理解「應力-生長」理論提供了重要依據。由於整合素的異常表達與疾病的發生與發展密切相關,諸如β3整合素的高表達促進乳腺癌的轉移;β1整合素在心肌纖維化的過程中含量逐步升高。因此該研究為進一步開發針對以整合素為靶向分子的藥物提供了堅實的理論基礎。

該成果以《整合素團簇通過FAKY397磷酸化調控細胞力敏感行為》(Nanoscale Integrin Cluster Dynamics Controls Cellular Mechanosensing via FAKY397 Phosphorylation)為題,在《Science Advances》上以封面論文形式發表,並被特別推薦在其主頁上。該論文第一作者是生命學院博士生程波、口腔醫院博士生萬婉婷,通訊作者是林敏教授。西安交大為該論文的第一作者和唯一通訊作者單位。同時,該研究得到了盧天健教授、徐峰教授、華盛頓大學聖路易斯分校Guy Genin教授、加利福尼亞大學伯克利分校Mohammad R. K. Mofrad教授等的大力協助。研究工作獲得了國家自然科學基金、陝西省青年拔尖人才支持計劃,陝西省基金的資助。

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