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肌动蛋白细胞骨架是进化上保守性最高的真核结构之一。在动物细胞中，肌动蛋白在机械生物学中发挥关键作用，既作为塑造细胞力学特性的结构支架，又作为一种机械响应网络，能够根据机械线索发生重组。在植物中，这些作用通常被归因于细胞壁和微管细胞骨架。这使得植物肌动蛋白在机械响应中的作用在很大程度上仍不明确。在此，我们探究一种对动物机械生物学至关重要的肌动蛋白关键特征是否也保守存在于植物中。我们利用定量活细胞成像和定量图像分析表明，植物肌动蛋白网络具有快速的机械响应性。我们发现，皮层肌动蛋白网络的细胞内分布与激光消融诱导的细胞形变之间存在定量相关性。该过程十分迅速，可在2–4分钟内完成。我们提出，这是一种交联丝状网络的内在物理性质，因为在缺乏生物学调控的物理模型中也能够重现这些发现。此外，肌动蛋白网络还会对不同类型的机械应力作出响应：无论是渗透处理还是挤压，都会导致肌动蛋白组织、分布和动力学发生不同变化。我们的研究结果表明，植物肌动蛋白网络形成了具有机械适应性的支架，能够感知机械形变并在短短几分钟内重组以作出响应。这进一步描绘出一种植物具有双档细胞骨架机械响应系统的图景：其中，微管介导对细微发育应力的缓慢响应，而肌动蛋白则对较大且可能造成损伤的形变提供快速响应。
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摘要 肌动蛋白细胞骨架是高度保守的真核结构之一。在动物细胞中，肌动蛋白在机械生物学中发挥关键作用，既作为塑造细胞力学性质的结构支架，又作为一种机械响应性网络，在响应机械线索时发生重组。在植物中，这些作用通常归因于细胞壁和微管细胞骨架。这使得植物肌动蛋白在机械响应中的作用在很大程度上仍不清楚。在此，我们探讨一种对动物机械生物学至关重要的关键肌动蛋白特征是否也保存在植物中。我们利用定量活细胞成像和定量图像分析表明，植物肌动蛋白网络具有快速机械响应性。我们发现，皮层肌动蛋白网络的细胞分布与激光烧蚀诱导的细胞形变之间存在定量相关性。该过程十分迅速，可在 2–4 分钟内完成。我们提出，这是一种交联丝状网络的内在物理性质，因为这些发现能够在缺乏生物调控的物理模型中得到重现。此外，肌动蛋白网络还会对不同类型的机械应力作出响应：渗透处理和挤压都会导致肌动蛋白组织、分布和动力学发生不同变化。我们的研究结果表明，植物肌动蛋白网络形成了机械适应性支架，能够感知机械形变并在短短几分钟内作出重组响应。这描绘出植物具有一种双档细胞骨架机械响应系统的图景，其中微管介导对细微发育应力的缓慢响应，而肌动蛋白则对较大且可能造成损伤的形变提供快速响应。
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发布于 2026 年 7 月 17 日。 下载 PDF
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Jasper Lamers ， Anna Daamen ， Ashlyn Pinto ， Justin Tauber ， Stefanie Gosselink ， Cecilia Borassi ， Uddalok Sen ， Jasper van der Gucht ， Joris Sprakel
bioRxiv 2026.07.16.738884； doi： https://doi.org/10.64898/2026.07.16.738884
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植物肌动蛋白网络是快速机械适应性支架 Jasper Lamers ， Anna Daamen ， Ashlyn Pinto ， Justin Tauber ， Stefanie Gosselink ， Cecilia Borassi ， Uddalok Sen ， Jasper van der Gucht ， Joris Sprakel
bioRxiv 2026.07.16.738884； doi： https://doi.org/10.64898/2026.07.16.738884
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.16.738884v1?rss=1
🏷️ 植物肌动蛋白 细胞骨架 机械响应 活细胞成像 皮层肌动蛋白