机械敏感生化印记调控心肌细胞重塑：Talin-DLC1相互作用通过RhoA活性影响心脏疾病机制

本研究揭示了细胞外基质(ECM)刚度通过FAK信号通路调控Talin与DLC1/RIAM/paxillin的竞争性结合，形成机械敏感生化印记，进而影响RhoA活性和心肌细胞重塑的分子机制，为心脏疾病治疗提供了新靶点。

　　

心脏作为人体最重要的器官之一，其功能异常会导致严重的健康问题。在心脏疾病发展过程中，心肌细胞外基质(ECM)会发生结构和机械特性的改变，这种改变如何影响心肌细胞功能一直是科学家们关注的焦点。特别有趣的是，心肌细胞能够感知周围环境的机械特性，但这种感知的具体分子机制尚不清楚。这项发表在《SCIENCE ADVANCES》上的研究，为我们揭开了这一过程的神秘面纱。

研究人员主要运用了荧光共振能量转移(FRET)技术、荧光漂白恢复(FRAP)实验、免疫共沉淀(co-IP)、荧光偏振(FP)结合实验、光遗传学LOVTRAP系统以及纳米压痕技术等关键技术方法。研究使用了来自人类患者手术时获取的心脏组织样本和小鼠模型。

研究结果部分：

"DLC1是心肌细胞黏附中主要的RhoGAP并与Talin呈刚度依赖性结合"：通过单细胞RNA测序和Western blotting证实DLC1是心肌细胞中主要的黏附定位RhoGAP。co-IP实验显示DLC1在健康成人心脏刚度(6 kPa)下与Talin结合最强。

"DLC1和RIAM与Talin的结合在心脏疾病中差异调节"：纳米压痕测量显示MLP敲除小鼠心脏刚度增加。原位邻近连接实验(PLA)证实疾病状态下DLC1-Talin相互作用下调而RIAM-Talin相互作用上调。

"DLC1和RIAM结合受FAK信号调节"：抑制剂实验表明SFK和FAK抑制会同时减少DLC1并增加RIAM与Talin的结合。FRAP实验显示FAK抑制改变了DLC1和RIAM在黏附位点的动力学。

"DLC1和RIAM在心肌细胞中直接竞争结合Talin R8结构域"：FP实验证实DLC1 TBS和RIAM TBS1肽段直接竞争结合Talin R7R8结构域。光遗传学LOVTRAP系统验证了RIAM与DLC1在细胞内的竞争关系。

"DLC1缺失导致刚度依赖性的RhoA活性和肌节结构改变"：DLC1敲除通过荧光寿命成像显示在6 kPa时RhoA活性增加。α-actinin染色显示DLC1敲除导致肌节排列紊乱，纹理分析证实结构改变。

研究结论与讨论部分指出，这项工作揭示了ECM刚度通过整合素相关激酶信号和Talin R8结构域结合竞争，形成机械敏感生化印记的新机制。这种印记即使在张力释放后仍然保持，通过DLC1调节RhoA活性水平，进而影响心肌细胞功能和病理性心脏重塑。特别值得注意的是，研究发现FAK活性在健康成人心脏刚度(6 kPa)下最高，而在胚胎(1 kPa)和纤维化(130 kPa)刚度下较低，呈现出双相变化特征。这种机械敏感的信号调控网络为理解心脏发育和疾病提供了新的视角，也为开发针对机械微环境的心脏治疗策略提供了潜在靶点。