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摘要
细胞与胞外基质互作对于细胞迁移、分化等具有重要意义,整合素作为介导细胞与胞外基质粘附的重要跨膜蛋白,与配体结合后在外力作用下会发生构象改变,胞内外生化与机械信号的传导,整合素受配体结合键的动力学特性受到广泛关注。一直以来,基于贝尔模型,研究者们普遍认为整合素-配体结合键断裂力与加载率df/dt呈线性关系,结合键的寿命不受力的加载率df/dt的影响。研究所此前报道中,本研究基于原子力显微镜(AFM)技术通过引入云图分析法代替常用的对加载率和解离力取平均值后再进行拟合的方法,在单细胞力谱实验中发现:整合素α2β1-配体断裂力与加载率之间并非单纯的线性关系,而是呈现加载率强化特性。本文中,进一步对整合素α2β1和α5β1及其配体复合物进行单分子/单细胞力谱实验,对其动力学特性进行深度分析,以探索加载率强化特性是否也存在于其他整合素分子复合物。所关注的最可几解离力含义为结合键断裂概率最大时的力,为了在较少的数据量中较为精准地获得这一数值,引入了以贝叶斯推断为基础的新拟合模式。贝叶斯推断是一种基于有限的已有数据对未知数据的概率分布进行较为全面及精准预测的数据分析方式,在本研究中某一加载率下的解离力概率分布拟合中具有很好的应用价值。结果显示,研究中的两种整合素无论是在胞外单分子水平,还是在细胞膜上,其受配体复合物的寿命均呈现力加载率依赖现象,而在目前常用方法中,这一现象被均值线性拟合的数据分析方法所掩盖。总之,基于贝叶斯推断的拟合模式对整合素-配体结合键最可几解离力与力加载率之间的复杂关系有了更为精准的分析,发现至少两种整合素分子受配体结合键呈现了力加载率强化特性,为整合素分子动力学模型的建立提供了新的思路。
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