波形蛋白中间丝网络中的刚化与非弹性流体化

中间丝是细胞骨架蛋白,是细胞力学的关键调节者,这一作用与其层级结构及容纳大轴向应变的独特能力内在相关。然而,单根丝对施加应变的响应如何转化为网络仍不清楚,尤其关于丝的无序“尾”域所起的交联作用。此处我们检验这些非共价交联在波形蛋白中间丝蛋白重组网络的非线性流变学中作用,探测其应力与速率依赖的力学。与先前研究类似,我们观察到弹性应力刚化,但不同于以往工作,我们鉴别出一个特征屈服应力$\sigma^*$,高于此值时网络呈现速率依赖的软化,称为$\textit{非弹性流体化}$。通过研究由截尾波形蛋白形成的网络(其中非共价交联被抑制)与戊二醛处理波形蛋白形成的网络(其中交联被永久化),我们表明速率依赖的非弹性流体化是波形蛋白瞬态交联的直接后果。令人惊讶的是,尽管尾-尾交联各自微弱,网络应力弛豫的有效时标在$\sigma^*$下超过1000s。因此波形蛋白网络可在大应变范围(高达约1000%)与加载速率范围(10$^{-3}$至10$^{3}s^{-1}$)内保持完整性。我们的结果揭示了波形蛋白网络的层级结构如何有助于细胞可变形却强韧的能力。