时间延迟力化学反馈模型协调了细胞-基质黏附的稳定维持与动态重塑

黏着斑维持细胞与细胞外基质之间的承力性连接，但也能够发生动态重塑。其组装与肌动蛋白-肌球蛋白张力通过力化学反馈相互耦联。这一反馈所涉及的过程并非瞬时发生，因此包含时间延迟。然而，这种延迟反馈如何产生稳定的黏附维持或动态重塑，尚不清楚。在本研究中，通过对纽蛋白荧光和牵引应力进行配对延时测量，我们揭示了不同的局部黏附力动力学模式，包括低波动模式和反复波动模式。为探究这些模式的产生机制，我们构建了一个最简力化学模型，通过延迟的相互反馈将黏着斑组装与肌动蛋白-肌球蛋白力耦联起来。该模型在不同参数条件下表现出稳定模式和振荡模式，这些条件取决于反馈强度、相反反馈效应之间的平衡以及有效反馈延迟。参数空间的部分区域还出现了双稳态和滞后切换现象，且振荡周期与延迟之间遵循幂律关系。这些结果表明，稳定的黏附维持和动态重塑可能源自一种共同的力化学反馈架构。

黏着斑维持细胞与细胞外基质之间的承力性连接，但也能够发生动态重塑。黏着斑的组装及肌动球蛋白张力通过机械化学反馈相互耦联。这些反馈过程并非瞬时发生，因此涉及时间延迟。然而，这种延迟反馈如何产生稳定的黏附维持或动态重塑，仍不清楚。在本研究中，通过对纽蛋白荧光和牵引应力进行配对的延时成像测量，研究人员发现了不同的局部黏附–力动力学模式，包括低波动模式和反复波动模式。为探究这些模式的产生机制，我们构建了一个最简机械化学模型，通过延迟的互惠反馈将黏着斑组装与肌动球蛋白产生的力耦联。根据反馈强度、相反反馈效应之间的平衡以及有效反馈延迟，该模型呈现出稳定模态和振荡模态。在部分参数空间内，还出现了双稳态和滞回切换现象；此外，振荡周期与延迟之间遵循幂律关系。这些结果表明，稳定的黏附维持和动态重塑可能源于一种共同的机械化学反馈架构。

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🏷️ 黏着斑 细胞-基质黏附 力化学反馈 延迟反馈 肌动蛋白-肌球蛋白 动力学模型