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细胞粘附是组织结构和器官形成的基础，这一过程出现异常与许多重要疾病有关，包括心血管疾病和癌症。现在，佐治亚理工学院和曼彻斯特大学的科学家们揭开了细胞粘附的秘密，文章于二月十四日发表在Cell旗下的Molecular Cell杂志上。
整合素是一类细胞粘附分子，存在于绝大多数细胞表面。研究人员研究了整合素与细胞外基质中配体的结合，发现了一个被他们称为“循环力学加固”(cyclic mechanical reinforcement)的现象，即整合素与配体间的反复牵拉会延长二者结合的时间。
这项研究展示了细胞的新性能，“这种结合可以通过反复用力来加强，而这一过程由整合素受体的复杂形态改变所介导。细胞还可能通过这一机制感受细胞外环境，通过‘记住’多次相互作用事件来积累信息，”文章的共同作者之一，曼彻斯特大学的Martin Humphries教授说。循环力学加固可以延长受体与配体之间的结合，这是受体-配体相互作用的力学调节机制，通过这一机制细胞粘附得以加强。
“细胞分化、生长、基因表达等多种功能，都依赖于细胞与细胞外基质中配体的相互作用，”文章的资深作者，佐治亚理工学院的Cheng Zhu教授说。
研究人员通过精密的力学检测仪器，研究了整合素与纤连蛋白之间的粘附，纤连蛋白是细胞外基质中的一种蛋白成分。他们发现，给二者的结合反复施力，可以使其从1秒左右的短暂态转变为能持续数百秒的长期态。
为了研究整合素和纤连蛋白之间的结合强度，研究人员采用了两种方法，不仅检测了纯化蛋白间的结合强度，还在细胞天然环境下分析了二者的结合。
研究人员先利用原子力显微镜，让整合素与纤连蛋白接触，再将其分开，并在这一过程中监测分开二者所需的力。他们发现整合素与纤连蛋白的反复接触，可以使二者结合更为持久。随后，研究人员采用BFP技术，用包被有纤连蛋白的玻璃珠去粘附红细胞。研究显示，红细胞表面表达的整合素与玻璃珠反复接触，增加了整合素与纤连蛋白的结合。
在这项研究中，研究人员主要分析了两种整合素。未来他们希望确认，这种循环力学加固是否是细胞粘附分子的通用机制。此外，他们还计划深入解析细胞利用循环力学加固的详细过程。许多疾病都是细胞粘附机制发生异常所引起的，更好的理解这一机制将为心血管疾病、癌症和免疫系统疾病的治疗带来启示。