“点亮”细胞的机械力信号:从亚细胞至单分子

目的细胞在体内拥挤的环境中不仅通过挤来挤去以获得足够的生存空间,同时,细胞的生命过程也不断地受到挤压、拉伸、弯曲和拉扯细胞外基质(ECM)等过程产生的机械力调控。尽管细胞上每个受体上传递的机械力小得令人难以置信——分布在几pN到几十pN的范围,但是这些机械力信号可以深刻影响着胚胎发育、肿瘤迁移、免疫识别等多种过程。因此,在空间和时间上对细胞机械力进行精准地表征,将可以帮助深入认识细胞如何利用微观力学信号诱导和改变相关的生物化学信号。本研究将向大家介绍一类基于DNA弹簧的单分子力学成像技术,可在活细胞中实现了对单个整合素分子上的力传递的持续时间、力学加载速率以及机械力强度等多维度机械参数同步测量,并展示可以通过分析蛋白突变、缺失或药物干预对这些机械参数的影响,判断出特定蛋白质或结构域在细胞机械传导中的功能作用。这为在分子水平上阐明细胞机械传感与下游信号级联反应(包括免疫识别、干细胞分化和肿瘤转移)之间的联系提供了独特的工具。