载荷下生物分子粘附的完美稳定化

细胞通过焦点粘附附着于其环境，这是一种分子复合物，展现出通过改变自身大小来适应机械载荷的非凡能力。借鉴这种行为背后的生物分子机制，我们提出了一种机械诱导粘附生长的通用模型，其中粘附簇内已有分子的构象状态与更多分子的吸附相耦合。在耦合足够强时，会出现不稳定性，并在没有机械载荷的情况下导致无界的系统增长。出乎意料的是，相同类型的不稳定性可以在机械载荷下导致完美稳定性，即粘附簇调整其大小以承受任意大的力而不破裂，我们将这一现象称为完美稳定化。我们推导了表征稳态载荷下粘附稳定性的状态图，并表明在生理相关的时间尺度下，完美稳定化在动态载荷下也会发生。最后，我们表明完美稳定化及相关不稳定性是普遍现象，如果分子内部状态在非平衡态下与吸附相耦合，则可以通过多种不同方式实现。