DNA-functionalized artificial mechanoreceptor for de novo force-responsive signaling

机械转化 细胞生物学 重编程 化学 生物 细胞 生物化学
作者
Sihui Yang,Miao Wang,Dawei Tian,Xiaoyu Zhang,Kaiqing Cui,Shouqin Lü,Hong‐Hui Wang,Mian Long,Zhou Nie
出处
期刊:Nature Chemical Biology [Nature Portfolio]
卷期号:20 (8): 1066-1077 被引量:39
标识
DOI:10.1038/s41589-024-01572-x
摘要

Synthetic signaling receptors enable programmable cellular responses coupling with customized inputs. However, engineering a designer force-sensing receptor to rewire mechanotransduction remains largely unexplored. Herein, we introduce nongenetically engineered artificial mechanoreceptors (AMRs) capable of reprogramming non-mechanoresponsive receptor tyrosine kinases (RTKs) to sense user-defined force cues, enabling de novo-designed mechanotransduction. AMR is a modular DNA-protein chimera comprising a mechanosensing-and-transmitting DNA nanodevice grafted on natural RTKs via aptameric anchors. AMR senses intercellular tensile force via an allosteric DNA mechano-switch with tunable piconewton-sensitive force tolerance, actuating a force-triggered dynamic DNA assembly to manipulate RTK dimerization and activate intracellular signaling. By swapping the force-reception ligands, we demonstrate the AMR-mediated activation of c-Met, a representative RTK, in response to the cellular tensile forces mediated by cell-adhesion proteins (integrin, E-cadherin) or membrane protein endocytosis (CI-M6PR). Moreover, AMR also allows the reprogramming of FGFR1, another RTK, to customize mechanobiological function, for example, adhesion-mediated neural stem cell maintenance.
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