张欢, 赵国清, 冯锦腾, 林敏. 力敏感受体介导细胞功能调控的力学生物学研究. 力学进展, 2023, 53(1): 48-153
Zhang H, Zhao G Q, Feng J T, Lin M. Cellular mechanobiology: Mediated by force-sensitive adhesion receptors. Advances in Mechanics, 2023, 53(1): 48-153
力在生命体内无处不在,它在胚胎发育、癌症转移等生理或病理进展中发挥着重要的作用。而这些力的作用离不开细胞膜特定的力敏感受体。探索细胞如何通过力敏感受体感知、传递和转导力信号,最终调控细胞功能是生物力学和力学生物学领域的前沿和难点。该文从结构功能、力信号转导、力学模型等方面综述了整合素和钙黏素这两种典型的力敏感受体介导细胞功能调控的力学机制。相关研究对理解细胞如何感知力学刺激,以及外界力学刺激如何调控细胞命运等科学问题,以及开发新型可干预的治疗靶点具有重要意义。
细胞膜是细胞与外部环境进行物质与能量交换的界面,是调节细胞生命活动的重要结构基础。多种力学作用通过细胞膜上的力敏感受体调控细胞功能并进一步影响机体的生理和病理过程。该文围绕细胞力学微环境中的力学要素,系统总结了在细胞牵张力作用下,整合素和钙黏素这两种典型的力敏感受体介导细胞功能调控的国内外研究进展,包括黏附界面处典型力敏感受体的结构和功能;细胞通过力敏感受体进行力信号感知与响应的力学模型;细胞如何通过力敏感受体实现应力传递、应力感知和应力响应等力学信号转导过程;力敏感受体黏附介导细胞功能调控的力学生物学过程和机制;体外模拟细胞力学微环境的构建技术等内容。在梳理这些标志性进展的基础上,该文进一步指出了目前围绕力敏感受体介导细胞功能调控的生物力学和力学生物学相关研究存在的诸多挑战、发展趋势以及未来可能的研究方向。
细胞膜力敏感受体介导细胞功能调控研究已成为探索细胞主动响应外界复杂力学微环境力学机制的关键。对于细胞感知、传递并响应外界力学刺激作用机制的研究,可为深入认识生理和病理状态下细胞功能的变化规律,以及为揭示疾病的发生、发展的机制提供重要的力学生物学理论与实验依据。我们期待在未来可以发展精确靶向各种力敏感蛋白来调控细胞功能,以获得更有效的治疗。
林敏博士,西安交通大学生命科学与技术学院教授、博导;从事细胞力学领域研究,关注力学敏感受体介导细胞功能调控的力学机制。以第一/通讯作者在《Nat Mater》(2022)、《Nat Commun》(2021)Sci Adv》(2020)和《JMPS》(2020)等国际期刊发表研究论文40余篇;研究成果先后获教育部自然科学奖一等奖(3/3,2014)和国家自然科学奖二等奖(4/4,2015);获国家自然科学基金委优秀青年基金资助(2020);入选首届陕西省青年拔尖人才计划(2017);获陕西省青年科技奖(2018)和陕西省青年科技新星(2016)等学术荣誉。现任中国力学学会中国生物医学工程学会生物力学专业委员会委员、中国力学学会对外交流与合作委员会委员、世界华人生物医学工程协会青年学者委员会委员、《应用数学和力学》《Medicine in Novel Technology and Devices》和《医用生物力学》期刊编委。
张欢,西安交通大学生物医学工程专业硕士研究生。2020年6月获西北大学生物科学(基地班)学士学位,2020年9月至今在西安交通大学攻读硕士学位。主要研究方向为整合素和钙黏素介导细胞黏附的力学生物学机制研究。
赵国清,西安交通大学生物医学工程专业博士研究生。2020年获兰州大学工程力学硕士学位,2021年9月至今在西安交通大学攻读博士学位。主要研究方向为细胞力学模型。
冯锦腾,西安交通大学肿瘤学博士研究生。2019年6月获西安交通大学外科学方向硕士学位,2019年9月至今在西安交通大学攻读博士学位(IDT)。主要研究方向为细胞力学生物学。
《力学进展》创刊于1971年,是由中国科学院主管,中国科学院力学研究所和中国力学学会联合主办的综合性学术期刊,重点刊登力学领域的高水平综述性文章。目前期刊已被EI,Scopus,CSCD等数据库收录,中国学术期刊影响因子年报最新数据,期刊综合影响因子为2.13,在国内力学期刊中位居第一。
从2021年开始,《力学进展》改为季刊发行,期刊栏目包括:
1. 研究综述:发表综述与评论性的稿件,撰稿人实际深入从事所评述专题的研究工作;
2. 研究通讯:快速简要的报道具有原创性、新颖性的科研成果;
3. 前沿聚焦:对近期国内外亮点的单项研究工作进行简要总结和评论;
4. 展望/观点:发表对某研究领域的研究背景、最新发展、潜在价值等的观点和见解;
5. 动态资讯:介绍国内外重要科技信息、科研项目进展、重要会议及学术活动等最新资讯;
6. 力学界:该栏目介绍国内外重要力学人物、力学机构等情况;
7. 译文:该栏目发表翻译国外高水平力学及相关学科的经典文献。
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