磁镊实验揭示冯·维勒布兰德因子中 F2561Y 突变体机械敏感性的增加

大型糖蛋白血管性血友病因子（von Willebrand factor, VWF）对于初级止血至关重要。通过感知血流中的流体动力学作用力，VWF 在升高的剪切力下发生伸展，从而增强其对血小板的黏附性。这种机械敏感行为源于其多结构域架构，其中不同的结构元件在不同力尺度下作出响应。由 VWF 二聚体中相邻单体的 C 结构域之间相互作用形成的 stem，在相对较低的作用力（~1 pN）下开启，代表了力激活过程中的早期步骤。C4 结构域中的 F2561Y 突变是一种功能获得性突变，与剪切敏感性增加和心肌梗死相关，然而其对 VWF 在生理相关低力区间内力学性质的影响仍未得到解析。在本研究中，我们结合单分子磁镊与 AFM 成像，考察 F2561Y 如何改变 VWF stem 的动力学。磁镊测量显示，突变体中 A2 结构域的展开保持不变，而 stem 开启转变相较于野生型发生在显著更低的作用力下。stem 开启的中点力降低了约一个数量级，表明其紧凑 stem 构象明显失稳。AFM 成像独立证实，即使在未施加外力的情况下，突变体中开放 stem 状态的比例也更高。我们的研究结果表明，F2561Y 可选择性地 destabilize VWF 的 stem，并在不扰动整体结构域稳定性的情况下提高其力敏感性，从而为其增强的剪切响应性和促血栓表型提供了直接的分子层面解释。更广泛地说，我们的工作确立了磁镊作为解析机械敏感蛋白低力构象平衡并剖析疾病相关突变机械学影响的有力方法。

大型糖蛋白血管性血友病因子（von Willebrand factor，VWF）对于初级止血至关重要。VWF 通过感知血流中的流体动力学作用力，在升高的剪切条件下发生伸长，从而增强其对血小板的黏附性。这种机械敏感行为源于其多结构域架构，其中不同的结构元件在不同的力尺度下作出响应。由 VWF 二聚体中相邻单体的 C 结构域之间相互作用形成的茎部，会在相对较低的作用力（约 1 pN）下打开，这代表了力激活过程中的早期步骤。C4 结构域中的 F2561Y 突变是一种功能获得性突变，与剪切敏感性增加及心肌梗死相关，但其对 VWF 在生理相关低力范围内力学性质的影响仍未得到阐明。在本研究中，我们结合单分子磁镊与 AFM 成像，探究 F2561Y 如何改变 VWF 茎部动力学。磁镊测量表明，突变体中 A2 结构域的展开保持不变，而茎部打开转变则相较于野生型发生在显著更低的作用力下。茎部打开的中点力降低了约一个数量级，表明紧凑茎部构象明显失稳。AFM 成像独立证实，即使在未施加外力的情况下，突变体中开放茎部状态的比例也更高。我们的研究结果表明，F2561Y 选择性地使 VWF 茎部失稳，并提高其力敏感性，而不扰动整体结构域稳定性，这为其增强的剪切响应性和促血栓表型提供了直接的分子层面解释。更广泛地说，我们的工作确立了磁镊作为一种强有力的方法，可用于解析机械敏感蛋白中低力构象平衡，并剖析疾病相关突变的力学影响。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.05.730321v1?rss=1

🏷️ 冯·维勒布兰德因子 机械敏感性 F2561Y突变 单分子磁镊 蛋白质构象动力学 血栓形成