Mechanism of Focal Adhesion Kinase Mechanosensing

FERM功能域 焦点粘着 细胞生物学 PTK2 细胞骨架 蛋白激酶结构域 生物物理学 磷酸化 细胞粘附 机械转化 粘附 运动蛋白 化学 生物 微管 膜蛋白 蛋白激酶A 生物化学 细胞 丝裂原活化蛋白激酶激酶 整体膜蛋白 有机化学 基因 突变体
作者
Jian Zhou,Camilo Aponte-Santamaría,Sebastian Sturm,Jakob Tómas Bullerjahn,Agnieszka K. Bronowska,Frauke Gräter
出处
期刊:PLOS Computational Biology [Public Library of Science]
卷期号:11 (11): e1004593-e1004593 被引量:100
标识
DOI:10.1371/journal.pcbi.1004593
摘要

Mechanosensing at focal adhesions regulates vital cellular processes. Here, we present results from molecular dynamics (MD) and mechano-biochemical network simulations that suggest a direct role of Focal Adhesion Kinase (FAK) as a mechano-sensor. Tensile forces, propagating from the membrane through the PIP2 binding site of the FERM domain and from the cytoskeleton-anchored FAT domain, activate FAK by unlocking its central phosphorylation site (Tyr576/577) from the autoinhibitory FERM domain. Varying loading rates, pulling directions, and membrane PIP2 concentrations corroborate the specific opening of the FERM-kinase domain interface, due to its remarkably lower mechanical stability compared to the individual alpha-helical domains and the PIP2-FERM link. Analyzing downstream signaling networks provides further evidence for an intrinsic mechano-signaling role of FAK in broadcasting force signals through Ras to the nucleus. This distinguishes FAK from hitherto identified focal adhesion mechano-responsive molecules, allowing a new interpretation of cell stretching experiments.

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