摘要
肌动蛋白丝在膜上的聚合为许多细胞过程产生力，如迁移、形态发生、内吞、吞噬和细胞器动力学。因此，异常的肌动蛋白细胞骨架动力学与各种疾病有关，包括癌症，以及免疫和神经系统疾病。了解肌动蛋白丝如何在细胞中产生力，肌动蛋白结合蛋白之间的相互作用如何调节力的产生，以及肌动蛋白调节机制如何响应机械负荷是许多细胞、发育和病理过程的核心。在过去的几年里，我们对控制肌动蛋白丝组装和拆卸的机制的理解有了实质性的进展。很明显，关键的肌动蛋白结合蛋白的活性并不仅仅受生化信号通路的调节，因为机械调节对这些蛋白至关重要。事实上，肌动蛋白细胞骨架的结构和动力学是由机械负荷直接调节的。在这里，我们讨论了关键的肌动蛋白调节因子的一般机制，通常相互协同，控制肌动蛋白丝的组装，拆卸和单体回收。通过使用肌动蛋白动力学的最新观点作为框架，我们讨论了肌动蛋白网络的力学和几何结构如何控制肌动蛋白结合蛋白，以及这如何转化为内吞作用和间充质细胞迁移中的力产生。
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作者信息
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贡献
作者对文章的各个方面都作出了平等的贡献。
相应的作者
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相互竞争的利益
作者声明没有竞争利益。
同行评审
同行评议信息
自然评论分子细胞生物学感谢Klemens Rottner, David Kovar，他们与Cristian Suarez以及其他匿名审稿人共同审稿，感谢他们对这项工作的同行审稿做出的贡献。
额外的信息
出版商的注意
施普林格·自然对已出版的地图和机构关系中的管辖权要求保持中立。
术语表
- 带刺的结束
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肌动蛋白丝快速生长的末端，与尖端相反。在细胞中，肌动蛋白丝的倒钩端通常面向质膜或细胞器。肌动蛋白丝在其带刺的末端聚合产生推力。
- 尖头
-
肌动蛋白丝缓慢生长的末端对于处于稳态的纯肌动蛋白，肌动蛋白丝的分解主要发生在丝的尖端。
- Treadmilling
-
肌动蛋白丝的刺端同时伸长，尖端同时解聚的现象。在稳定状态下，聚合和解聚速率相等，因此长丝具有恒定的长度，单体在长丝中从倒钩端流向尖端。
- Mechanosensing
-
细胞感知其机械环境的能力。来自机械环境的信息往往被转化为生物化学信号，这些信号可以控制细胞的多个过程。
- Fascin
-
一种肌动蛋白捆绑蛋白，将纤维以相似的方向组织成密集的排列。束蛋白1是丝状结构中主要的捆绑蛋白。
- CARMIL
-
参与动物细胞迁移和形态发生的蛋白质家族。CARMILs与运动细胞前缘的capping蛋白(CP)相互作用，控制CP与肌动蛋白丝倒钩末端的结合和CP的分离。
- 应力纤维
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非肌肉细胞的可收缩的肌动球蛋白束。应力纤维通常通过局灶黏附从其末端与细胞外基质相关联，因此对细胞黏附、形态发生和机械传感很重要。
- 波浪调节复合体
-
(人们)。含有促核因子WAVE的五聚体复合物在被Rac1激活后，WAVE可以结合并激活Arp2/3复合体，形成与细胞突起有关的分支网络。
- 手性过程
-
如果一个物体或过程与其镜像相区别，那么它就是手性的。手性过程可能导致细胞器的不对称分布和细胞水平或组织水平浓度梯度的出现，并可能在生物体水平上出现左右不对称。
- LIM结构域蛋白
-
一个包含一个或多个LIM结构域的蛋白质大家族，其定位于肌动蛋白细胞骨架结构，如应力纤维，在机械应力作用下增强。最著名的蛋白质是zyxin, paxillin和FHL亚家族的成员。
- α连环蛋白
-
参与细胞粘附的复杂调节的蛋白质，主要是作为一种机械敏感的衔接蛋白，将肌动蛋白细胞骨架与称为“钙粘蛋白”的跨膜蛋白连接起来。
- 膨压
-
力，源于细胞内的渗透压，在植物、酵母和细菌中，它将质膜推向细胞壁。
- ENTH/ANTH结构域蛋白
-
参与内吞作用的肌动蛋白和膜结合蛋白家族。这些蛋白质可以将延长的肌动蛋白丝连接到内吞内陷。
权利和权限
根据与作者或其他权利人签订的出版协议，施普林格·自然或其许可方对本文拥有专有权;作者自行存档的接受的手稿版本的这篇文章是完全由这样的出版协议和适用法律的条款管辖。
关于本文
引用本文
Lappalainen, P.， Kotila, T.， jsamou, A.等。肌动蛋白动力学的生化和机械调节。中华生物医学工程学报，23(2):836-852(2022)。https://doi.org/10.1038/s41580-022-00508-4
录用日期:2022年6月13日
发布日期:2022年8月2日
发行日期:2022年12月
DOI: https://doi.org/10.1038/s41580 - 022 - 00508 - 4
这篇文章是由
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