挑战细胞力传递现有观点

京都大学的研究人员发现，通过动态拉伸连接细胞基质，talin蛋白在细胞迁移和机械传感中起着至关重要的作用，挑战了关于细胞力传递的现有观点。

　　

Talin在力传递和动态细胞桥接中的弹性作用

细胞生物学可能从未以同样的方式跃升到下一个水平。

在多细胞生物中，细胞迁移和机械感知对细胞的发育和维持至关重要。这些过程依赖于talin，一种关键的黏附蛋白或FA蛋白，它在连接相邻的细胞基质和使它们之间的力传递中起着中心作用。

talin通常被认为在肌动蛋白丝(或F-肌动蛋白)和锚样整合素受体之间的FAs处完全延伸。

与流行观念相矛盾

然而，由京都大学领导的一个研究小组先前观察到，肌动蛋白网络作为一个单一的单位不断地在FAs上移动:这是一个与主流观点相矛盾的独特现象。

“这就引出了一个问题:talin是如何在传递力的同时保持细胞间的连接的?”京都大学生命科学研究生院的通讯作者Sawako Yamashiro问道。

最重要的是，研究小组的结果揭示了一种新的力传递模式，其中动态分子拉伸连接了细胞外基质和以不同速度移动的流动的F-肌动蛋白。这一发现强调了分子弹性和随机耦合对于充分传递力的必要性。

一种新的力传递模型

“在人类的尺度上，这种现象可以被想象成一个超级灵活的动漫角色。他紧紧抓住了一列以50公里/小时的速度驶过的火车。”

火车代表流动的F-肌动蛋白，而站台是基底。超级英雄扮演的是talin FA蛋白质，它要么不拉伸就被带走，要么留在基质上。

“然而，偶尔，当talin的两端牢牢固定时，它会被拉力拉伸，因为这种蛋白质的某些部分可以像弹簧一样展开，”Yamashiro解释说。

在细胞内荧光talin单分子成像的帮助下，Yamashiro的团队观察并计算出大约4%的talin通过弹性瞬态离合将F-肌动蛋白和底物连接起来。相比之下，剩下的大多数人必然会走到任何一端。

修订分子角色

这些发现还要求修正分子展开的作用，更新传统的观点，即当分子在外力下展开时，它的功能是机械传感器和减震器。

“然而，我们的研究结果表明，分子的展开促进了力的传递，而不是吸收它，”里海大学的合著者Dimitrios Vavylonis说。

“我们可以期待进一步使用细胞内单分子显微镜来见证其他可能的细胞内和细胞外的超级英雄行为，比如talin的弹性瞬态离合器，”合著者Naoki Watanabe总结道，他也在京都大学生命科学研究生院。

参考文献:“Force transmission by retrograde actin flow-induced dynamic molecular stretching of Talin” by Sawako Yamashiro, David M. Rutkowski, Kelli Ann Lynch, Ying Liu, Dimitrios Vavylonis and Naoki Watanabe, 20 December 2023, Nature Communications.