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在细胞力学维持中，应力纤维（SF）受损后修复机制不明。研究人员开展 “力激活的斑联蛋白（zyxin）组装体对应力纤维修复的调控机制” 研究。结果发现 zyxin 形成力依赖组装体，协调 VASP 介导的 F - 肌动蛋白（F-actin）成核与 α- 辅肌动蛋白（α-actinin）介导的交联，促进 SF 修复，为理解细胞力学稳态提供依据。
在细胞的微观世界里，细胞要想在组织中 “安居乐业”，就必须感知周围环境的机械信号，这其中应力纤维（Stress Fiber，SF）发挥着重要作用。SF 就像细胞的 “钢筋骨架”，它不仅能产生主动力，帮助细胞改变形状、实现迁移，还能在组织重排中贡献力量。然而，外源性和细胞内源性的力却常常会对 SF 造成损伤，形成 “应力纤维应变位点”（Stress Fiber Strain Sites，SFSSs）。如果 SFSSs 不能及时修复，细胞的正常功能就会受到影响。但目前，SF 受损后的修复机制却如同迷雾一般，让科研人员难以看清。
为了揭开这层神秘的面纱，来自美国洛克菲勒大学（The Rockefeller University）的研究人员展开了深入研究。他们致力于探究力激活的斑联蛋白（zyxin）组装体在应力纤维修复过程中的作用机制。最终，他们的研究成果发表在《Current Biology》杂志上，为我们理解细胞力学稳态提供了重要线索。
研究人员在开展此项研究时，运用了多种关键技术方法。在体外实验中，他们利用总内反射荧光显微镜（TIRF microscopy）观察蛋白间的相互作用和动态变化；通过构建多种蛋白突变体，研究不同蛋白功能缺失对实验结果的影响；还进行了蛋白共免疫沉淀实验，验证蛋白之间的结合关系。在细胞实验方面，他们对小鼠胚胎成纤维细胞（MEFs）进行激光消融实验，模拟应力纤维损伤，并利用活细胞 Airyscan 成像技术，高分辨率地观察细胞内应力纤维修复过程。
下面来具体看看研究的结果：
- 力依赖的 zyxin 组装体跨越断裂的肌动蛋白丝片段：研究人员改进了之前的力重构实验，将肌球蛋白 Va、VI 固定在玻璃盖玻片上，加入标记的 F-actin 和 zyxin 进行观察。他们发现，zyxin 不仅能在拉伸的肌动蛋白丝上形成斑块（patches），还能在断裂的肌动蛋白丝片段间形成桥（bridges）和尾（tails）结构。这些结构是力依赖的 zyxin 分子组装体，能够限制肌动蛋白丝的滑动，起到类似 “分子绷带” 的作用。而且，zyxin 的 LIM 结构域对于桥的形成至关重要，其他力激活的肌动蛋白结合 LIM 结构域蛋白（如 FHL3）也具有类似的功能。
- VASP 在 zyxin 斑块上富集：为研究力依赖的 zyxin 组装体与应力纤维修复机制的关系，研究人员聚焦 VASP。实验表明，VASP 能与 zyxin 的斑块、桥和尾共定位，存在稳定结合和瞬时结合两种模式。通过对 VASP 和 zyxin 突变体的研究发现，zyxin 与 VASP 的结合是 VASP 在 zyxin 斑块上富集的主要机制，同时 VASP 与 F-actin 的结合也起到一定的强化作用。
- zyxin 与预结合在 F-actin 上的 α-actinin 相互作用，介导细丝拉链化：研究 zyxin 与 α-actinin 的相互作用时发现，zyxin 不能直接招募可溶性 α-actinin 到斑块上，但能与 F-actin 结合的 α-actinin 相互作用，增强其与 zyxin 斑块的结合。在有肌球蛋白驱动的力存在时，α-actinin 能介导相邻肌动蛋白丝在 zyxin 斑块处的侧向结合，使细丝拉链化，从而加强应力纤维损伤部位的机械强度。
- zyxin、VASP 和 α-actinin 通过多价相互作用结合：zyxin 的 N 端有多个 VASP 结合位点，VASP 和 α-actinin 具有形成多价相互作用的潜力。研究人员发现，将这三种蛋白混合后，它们能在体外形成微米级的液滴，且液滴具有动态融合和荧光恢复的特性。进一步研究表明，zyxin 的 N 端结构域对于促进液滴形成至关重要，不同蛋白间的相互作用模式也有所不同，这表明多价相互作用介导了 zyxin 与肌动蛋白调节蛋白的超分子组装体的形成。
- VASP 富集的 zyxin 斑块驱动肌动蛋白成核和聚合：在体外实验中加入 profilin-G-actin 后，研究人员发现 VASP 富集的 zyxin 斑块主要促进新的肌动蛋白丝的成核，而非已有细丝的延伸。这表明 zyxin 斑块为 VASP 介导的 F-actin 组装提供了平台，通过新丝成核促进 F-actin 的组装。
- zyxin 相关机制足以构建和修复收缩网络：研究人员在体外构建了模拟应力纤维的收缩网络，通过激光消融诱导损伤，观察修复过程。结果发现，zyxin、VASP、α-actinin、profilin-G-actin 和肌球蛋白的混合物能够形成收缩束网络并进行修复。其中，zyxin 与 VASP、α-actinin 的结合相互作用在修复过程中起着关键作用。
- 肌动蛋白在体外和细胞内应变位点的核心区域开始恢复：通过 TIRF 显微镜和活细胞 Airyscan 成像技术观察发现，无论是在体外重构的应变位点还是细胞内的 SFSS，肌动蛋白的恢复都始于应变位点的核心区域。这一现象表明，力依赖的 zyxin 组装体能够促使 VASP 在收缩性肌动蛋白 - 肌球蛋白束的薄弱点进行肌动蛋白丝的成核，这是体内外肌动蛋白修复的主要途径。
在研究结论和讨论部分，研究人员成功地利用纯化的蛋白质在体外重构了 zyxin 依赖的应力纤维修复过程。他们提出，力依赖的 zyxin 组装体先形成肌动蛋白结合斑块，进而延伸为跨越断裂肌动蛋白丝的桥，这些结构模板化形成包含 VASP 和 α-actinin 的超分子组装体，促进 F-actin 的成核和交联，优先修复受损束中最薄弱的部位。此外，他们还发现 zyxin 通过两种不同机制协调 VASP 和 α-actinin，介导应力纤维修复。
该研究不仅揭示了 zyxin 修复途径中未曾预料的特征，还为未来研究 LIM 蛋白的功能特化以及收缩网络的调节和涌现动力学提供了有力的工具。不过，研究也存在一些局限性，比如力依赖的 LIM 蛋白组装体在细胞内是否真实存在还不清楚，未来需要更多的生物物理研究来深入探究。但无论如何，这项研究为我们理解细胞如何维持力学稳态打开了一扇新的大门，为后续的相关研究奠定了坚实的基础。
