喂奶植物細(xì)胞與外界環(huán)境之間的交流，包括細(xì)胞間互相作用、配體介導(dǎo)的訊號轉(zhuǎn)導(dǎo)以及病原微生物的入侵等都是通過嵌入細(xì)胞膜中的蛋白質(zhì)實現(xiàn)的【1】，這種蛋白并不是均勻分布于細(xì)胞膜內(nèi)的，而是與特定的脂類成份在細(xì)胞膜上集聚產(chǎn)生微結(jié)構(gòu)域——脂筏。脂類雙分子層有不同的脂筏：內(nèi)層的微結(jié)構(gòu)域主要富含鞘脂、膽固醇及糖基磷脂酰肌醇錨定蛋白（-，GPI-AP），由于鞘脂富含長鏈飽和脂肪酸，Tm水溫較高，流動性差且糊狀，而毗鄰的磷脂區(qū)其脂肪酸多不飽和，Tm氣溫較低，所以出現(xiàn)分相；膜外側(cè)也有相像的微結(jié)構(gòu)域，與兩側(cè)不同，其主要是酰化的蛋白質(zhì)，非常是訊號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白（如圖1）【2,3】。
圖1脂筏模式圖（來始于：陳嵐,許彩民,袁建剛等,脂筏的結(jié)構(gòu)與功能.生物物理與生物化學(xué)進(jìn)展[J].2003;30(1):54-59）
隨著螢光共振能量轉(zhuǎn)移顯微技術(shù)的出現(xiàn)，科學(xué)家們總算發(fā)覺，在細(xì)胞膜上，脂筏上的GPI-AP等蛋白會集聚產(chǎn)生半徑大于70nm的納米結(jié)構(gòu)域，但是其產(chǎn)生依賴于細(xì)胞內(nèi)尿酸的存在【4】。研究發(fā)覺，GPI-AP納米簇的產(chǎn)生遭到雙分子層內(nèi)膜上可收縮的“星狀體”的瞬時塑造的驅(qū)使，這些“星狀體”主要由動態(tài)的肌動蛋白微絲和肌球蛋白組成，它可以穩(wěn)定內(nèi)膜上包含長鏈脂甲基的磷脂酰丙氨酸（PS），因而跨雙分子層與外膜上的GPI-AP互相作用，促使納米簇的產(chǎn)生，調(diào)節(jié)其過程或?qū)?xì)胞表面的訊號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程有重要影響。
雖然越來越多的研究加深了我們對細(xì)胞膜上納米簇的產(chǎn)生的了解，而且，對于其具體過程，例如肌動蛋白怎么成核、肌球蛋白功能怎樣被激活或則肌動蛋白怎樣與PS脂類相聯(lián)接等等問題我們?nèi)匀徊簧跚宄?span style="display:none">KUv物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
2019年5月16日，來自美國塔塔基礎(chǔ)研究所的Mayor團(tuán)隊在Cell上發(fā)表題為-thatCell的文章，對上述問題提出了她們的看法，發(fā)覺了一條指導(dǎo)細(xì)胞膜上納米結(jié)構(gòu)域產(chǎn)生的受體訊號通路，即包含Arg-Gly-Asp序列的絡(luò)合物與整合素β1受體結(jié)合后，激活src家族激酶（SFK）和粘著斑激酶（FAK），從而激活RhoA訊號，進(jìn)而通過特定的成蛋白（）與肌球蛋白一起觸發(fā)肌動蛋白成核而驅(qū)使膜蛋白的納米成簇，與此同時，踝蛋白介導(dǎo)的機(jī)械傳感——黏著斑蛋白的激活促使肌動球蛋白與內(nèi)膜脂類機(jī)械耦合細(xì)胞膜受體，也造成GPI-AP納米簇的產(chǎn)生，而且證明，這種細(xì)胞膜上產(chǎn)生的納米簇可以反過來影響整合素對細(xì)胞伸展和遷移的作用。
首先，研究者構(gòu)建了活細(xì)胞納米成簇的體外模型（圖1），她們在中國貓咪子宮細(xì)胞中穩(wěn)定抒發(fā)EGFP或YFP標(biāo)記的GPI，將細(xì)胞重新鋪回涂有纖連蛋白（FN）或BSA的培養(yǎng)皿中，F(xiàn)RET檢測納米成簇結(jié)果顯示，F(xiàn)N作為一種特殊的整合蛋白，其存在致使細(xì)胞的螢光發(fā)射各向異性較BSA培養(yǎng)皿中的細(xì)胞低了好多，提示納米簇的產(chǎn)生降低。據(jù)悉，進(jìn)一步實驗發(fā)覺，基于FN的納米成簇是通過激活β1整合素介導(dǎo)的，而且朝向官能團(tuán)相關(guān)的整合素不斷變化，降低FN密度或通過Mn2+激活整合素均能促使GPI-AP納米簇的產(chǎn)生。同時，因為Arg-Gly-Asp序列（RGD）是FN被整合素辨識而激活下游訊號分子的區(qū)域，當(dāng)給與貼壁細(xì)胞循環(huán)RGD時，細(xì)胞也能產(chǎn)生納米簇，從而表明GPI-AP納米成簇的降低是由整合素-官能團(tuán)結(jié)合后帶來的一系列物理訊號造成的。
圖1模型構(gòu)建示意圖
這么，究竟是哪一條訊號通路造成了GPI-AP的納米成簇呢？已有研究否認(rèn)，GTP酶、酪谷氨酸激酶和各類細(xì)胞骨架修飾蛋白都參與整合素介導(dǎo)的訊號轉(zhuǎn)導(dǎo)，本文的研究者們采用物理和基因干擾手段發(fā)覺，SFK-FAK-RhoA介導(dǎo)的整合素訊號級聯(lián)放大反應(yīng)將整合素聯(lián)接到動態(tài)的肌動球蛋白裝置，這個裝置又可以反過來促使GPI-AP及其他膜蛋白的納米成簇，以使其又可以參與到這個動態(tài)過程中來。與此同時，研究人員發(fā)覺細(xì)胞膜受體，在空間調(diào)節(jié)上，GPI-AP納米成簇過程要求整合素官能團(tuán)固定化，以形成力量依賴性整合素訊號的激活，而這個過程又伴隨著踝蛋白介導(dǎo)的粘著斑蛋白激活，粘著斑蛋白結(jié)合脂類和肌動蛋白的能力是催化產(chǎn)生GPI-AP納米簇所必須的。
最后，通過突變細(xì)胞內(nèi)PGAP2和PGAP3兩種酶，研究人員建立了GPI錨定構(gòu)建突變模型，致使納米簇不能產(chǎn)生，進(jìn)而發(fā)覺由以上動態(tài)機(jī)制形成的納米簇對于整合素介導(dǎo)的細(xì)胞伸展和遷移至關(guān)重要，再者雖然在缺少整合素官能團(tuán)的情況下，被動地交聯(lián)富含長鏈飽和末端的GPI-AP也激活了細(xì)胞伸展，由此進(jìn)一步否認(rèn)細(xì)胞膜上的納米成簇對調(diào)節(jié)整合素功能的重要性。
圖2整合素引起的功能性GPI-AP納米簇形成模型
綜上所述，本研究發(fā)覺了GPI-AP通過一個由β1整合素受體與富含RGD序列的官能團(tuán)結(jié)合后激活的訊號級聯(lián)反應(yīng)而形成納米成簇的過程（圖2），闡明了一個動態(tài)的肌動蛋白-膜復(fù)合物控制的分子機(jī)制，同時提示，機(jī)械-物理訊號機(jī)制形成的納米簇微環(huán)境可以調(diào)節(jié)細(xì)胞上一系列重要的效應(yīng)器級聯(lián)反應(yīng)，進(jìn)而促使細(xì)胞還能整合膜脂類雙分子層上的機(jī)械和物理訊號，對細(xì)胞運(yùn)動形成調(diào)節(jié)作用。
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