力学生物学预测由跨细胞膜的配体-受体活性触发的脂筏形成
生物物理
2020-06-01 v1 软凝聚态物质
亚细胞过程
摘要
不同类型的配体结合受体在细胞膜增厚小岛（即脂筏）上的聚集是一个实验观察到的现象。尽管其对细胞反应的影响已被深入研究，但在配体结合过程中，力学过程与涉及活性受体及周围脂质膜的多物理场之间的耦合作用尚未被理解。具体而言，本工作的重点是 G 蛋白偶联受体（GPCR），它们通过化学信号通路调节特定的细胞过程，这些通路涉及由胞内环境中活性 GPCR 产生的环磷酸腺苷与其由多药耐药蛋白（MRP）转运体介导的外排之间的协同平衡。本文发展了一种多物理场方法，基于能量学、多尺度几何变化与物种（即活性 GPCR 和 MRP）质量平衡（包括扩散及结合与解离动力学）之间的相互作用。由于所得能量既取决于运动学又取决于物种密度的变化，质量与线动量平衡相互耦合，并控制细胞膜的时空演化。涉及细胞膜重塑与脂质有序性变化的力学生物学，能够预测转运体和活性受体的动力学——与实验观察到的 cAMP 水平相符——以及后者如何触发脂筏形成并在这些位点聚集。在当前关于严重急性呼吸综合征冠状病毒 2（SARS-CoV-2）的科学争论背景下，基于脂筏常作为病毒入口这一既定事实，人们认为考虑力学生物学方面强耦合的方法甚至可能有助于更好地理解膜介导的现象，例如 COVID-19 病毒与细胞的相互作用。
引用
@article{arxiv.2005.14287,
title = {Mechanobiology predicts raft formations triggered by ligand-receptor activity across the cell membrane},
author = {A. R. Carotenuto and L. Lunghi and V. Piccolo and M. Babaei and K. Dayal and N. M. Pugno and M. Zingales and L. Deseri and M. Fraldi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2005.14287},
year = {2020}
}