Talin激活aIIBb3整合素的分子机理及外力的调制作用

细胞与胞外基质的相互作用对包括细胞分裂和细胞迁移等很多的生理过程具有非常重要的作用，而这些相互作用一般是通过整合素家族分子来介导的。整合素家族的分子是由两个子链结合而成的跨膜异聚体，通过其他蛋白与细胞骨架而接连在一起。在所用连接整合素和细胞骨架的蛋白中，Talin非常特殊也极其重要，它在细胞膜带负电磷脂分子的辅助下可以通过诱发整合素分子穿膜部分的分离而导致膜外部分的构象发生变化，最终激活整合素，增强其与配体分子的亲和性。同时，细胞与胞外基质的相互作用往往受到外力的调控，因此Talin对整合素分子的激活也受到外力的影响，外力会辅助talin对整合素的激活。我们将通过计算生物学和单分子生物物理的方法研究Talin激活aIIBb3整合素的分子机理以及外力对这一激活作用的影响。我们的研究结果将有助于理解整合素系统化学和力学信号的传导过程，阐明talin，细胞膜以及外力在整合素变构调制中的内在关系。

在整合素介导的力学传导通路中，整合素、talin以及微丝纤维构成了最初的力学感知系统。微丝与整合素之间通过talin蛋白相互连接，因此talin起到了力传递的桥梁作用。同时这些力的传导过程是一种跨细胞膜的传递，受到细胞膜组分以及脂质筏形成等因素的影响。在本项目的研究中，我们分别研究了整合素、talin、微丝的力学调控过程以及细胞膜在此过程中的影响。我们首先构建了不同胆固醇浓度的理想细胞膜体系，这些体系将在膜蛋白以及有细胞膜影响体系的分子动力学研究中起到非常重要的作用。 我们利用这些细胞膜研究了全长整合素的动力学性质，研究了细胞膜对整合素受力激活性质的影响。在LFA-1整合素的研究中，我们发现在外力作用下，整合素可以发生不同构象之间的转变，利用三态模型，我们对实验结果进行了分析，得到了外力作用下三个状态之间的变化趋势。通过对微丝的研究，我们确定了外力对微丝解聚过程的调控以及在该过程中起关键作用的氨基酸。我们还对talin自抑制状态的特性进行了研究，发现在小力作用下，自抑制复合体的寿命没有明显变化，而当外力增大到10pN以上时，复合体寿命明显下降，进一步的分析表明，talin自抑制复合体存在两个相互作用构象，两个构象状态的动力学性质不同。在小力时，复合体倾向于其中的一个构想，而外力的作用会影响两个构象的动态平衡。根据研究结果，我们完善了talin自抑制解除的模型，分析了细胞膜表明负电荷聚集对解除其自抑制状态的影响。总之，在本项目中，我们获得了显著的科研成果，部分成果已经发表为多篇研究论文，更多的成果还在进一步的研究整理过程中。在研究过程中，经费支出与预算基本一致，其中劳务费、仪器设备以及论文出版的费用超出预算。