探索细胞的力学世界: 生物力学感受器与细胞响应

刘伟, 杜雨婷, 徐昕欣, 柳懿芯, 刘宝红, 刘妍君(复旦大学生物医学研究院)
摘要:生物体通过感知环境并做出适应性反应来维持其生命活动, 细胞在此过程中展现出感知与响应微环境信号的能力. 除生物化学信号外, 生物力学信号作为微环境的重要组成部分, 近年来受到广泛关注, 对细胞功能及生物体稳态至关重要. 本文总结了微环境中的力学信号及其体外模拟重构方法, 文章详细讨论了生物力学感受器的分类, 包括酶介导型、转录因子响应型、离子通道型以及其他类型, 并探讨了它们在感知力学刺激和信号转导中的作用. 特别强调了细胞核在力学信号感受和传递中的重要作用, 以及新型研究工具和技术在模拟体内力学环境中的应用前景. 最后, 文章展望了生物力学感受器研究的发展趋势, 指出了深入理解生物力学感知机制对于疾病治疗和组织工程的重要意义.
关键词:生物力学微环境, 仿生力学微环境重构, 力学感受器, 力学信号转导

目录介绍

1 生物力学分类及体外模拟重构方法

(1) 流体剪切力

(2) 挤压力

(3) 拉伸力

(4) 基质软硬度

2 生物力学感受器及力学传导

2.1 酶介导型感受器

2.1.1 磷脂酶cPLA2(cytosolic phospholipase A2)

2.1.2 共济失调突变基因(ataxia telangiectasia mutated,ATM)和共济失调毛细血管扩张Rad3相关蛋白(ataxia telangiectasia and Rad3-related protein,

ATR)

2.1.3 核酸外切酶TREX1(three prime repair exonuclease1)

2.1.4 LKB1-AMPK激酶

2.2 转录因子响应型感受器

2.2.1 转录因子ETV4/5 (ETS translocation variant 4/5)

2.2.2 转录因子 KLF2 (Krüppel-like factor 2)

2.3 离子通道型感受器

2.3.1 PIEZO1/2

2.3.2 瞬时受体电位(transient receptor potential,TRP)家族蛋白

2.3.3 OSCA/TMEM63通道

2.3.4 钾离子通道TRAAK, TREK-1, TREK-2

2.3.5 Na+通道DEG/ENaC

2.4 其他类型的力学感受器

2.4.1 内体分选转移复合物ESCRTIII

2.4.2 染色质结构

3 总结和展望

 

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