Tunable Integrin–Ligand Coupling Strength Modulates Cellular Adaptive Mechanosensing

联轴节(管道) 整合素 耦合强度 配体(生物化学) 生物物理学 化学 材料科学 纳米技术 物理 生物 受体 生物化学 凝聚态物理 冶金
作者
Zheng Zhang,Xiaoxi Liu,Baoyong Sha,Yu Zhang,Lingzhu Zhao,Guoqing Zhao,Jinteng Feng,Ying Zhang,Jin Yang,Zheng Wang,Feng Xu,Tian Jian Lu,Min Lin
出处
期刊:Nano Letters [American Chemical Society]
标识
DOI:10.1021/acs.nanolett.4c05199
摘要

Cells sense and respond to the matrix by exerting traction force through binding of integrins to an integrin-specific ligand. Here, Arg-Gly-Asp (RGD) peptide is covalently conjugated to the double-stranded DNA (dsDNA) and stem-loop DNA (slDNA) tethers with a tension tolerance of 43pN and immobilized on a PEG substrate. Unlike dsDNA, which is ruptured under high tension, leading to the removal of RGD, slDNA remains bound even when ruptured. Our results suggest that cells adapt their adhesion state by modulating actin filament polymerization and cofilin phosphorylation, effectively balancing the talin conformation to prevent dsDNA rupture and maintain normal adhesion. This phenomenon, termed integrin-ligand coupling strength, mediated cellular adaptive mechanosensing. Furthermore, we demonstrate that positive durotaxis can shift to negative durotaxis, depending on the integrin-ligand coupling strength. This study highlights the significance of the coupling strength in cell-extracellular matrix (ECM) interactions and offers new insights into designing biomaterials with tunable adhesive properties for cell-based applications.

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