分子動力學(xué)模擬提供了力誘導(dǎo)FAK活化的原子細(xì)節(jié)。從FAK（1）的自抑制構(gòu)象開始，力誘導(dǎo)一系列變化，從而導(dǎo)致FAK（2-4）完全開放和活躍。

細(xì)胞骨架是一種結(jié)構(gòu)，不僅可以幫助細(xì)胞維持其形狀和內(nèi)部組織，還可以使它們執(zhí)行功能，例如向遠(yuǎn)離其起源的位置移動和遷移。遷移是癌細(xì)胞擴(kuò)散到另一個(gè)器官或組織（轉(zhuǎn)移）的重要組成部分。

迄今為止，這種關(guān)聯(lián)還沒有被完全理解。細(xì)胞骨架產(chǎn)生的機(jī)械力如何轉(zhuǎn)化為控制細(xì)胞遷移的生化信號？Daniel Lietha在西班牙國家癌癥研究中心（CNIO）工作期間，領(lǐng)導(dǎo)了一項(xiàng)國際研究，以回答這個(gè)問題。這項(xiàng)發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》（PNAS）上的研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)AK蛋白是一個(gè)關(guān)鍵分子，可響應(yīng)細(xì)胞骨架產(chǎn)生的力，激活調(diào)節(jié)細(xì)胞粘附和遷移的生化信號。這些發(fā)現(xiàn)拓寬了腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移的知識。

黏著斑激酶（FAK）存在于細(xì)胞骨架中，并將細(xì)胞錨定在其外部環(huán)境的組成部分上。該研究的共同通訊作者Lietha解釋說：“這是一種信號分子，是細(xì)胞骨架中肌動蛋白絲收縮所產(chǎn)生的力所激活的結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵�！� “直到現(xiàn)在，還不清楚FAK是否可以充當(dāng)細(xì)胞運(yùn)動所需的這些力的傳感器�；�于FAK是這樣的傳感器的假設(shè)，我們進(jìn)行了研究。”

研究人員使用原子力光譜法來模擬肌動蛋白絲在細(xì)胞骨架中收縮產(chǎn)生的力。他們發(fā)現(xiàn)FAK改變了對這些力量的反應(yīng)。這些變化之一與FAK激活細(xì)胞遷移所涉及的生化信號時(shí)所采用的形狀有關(guān)。

原子力光譜技術(shù)是一種研究受力下標(biāo)本行為的技術(shù)，包括完整的細(xì)胞和單個(gè)分子。Lietha說：“實(shí)際上，我們使用了LMU的Hermann Gaub團(tuán)隊(duì)率先采用的這項(xiàng)技術(shù)的特定配置，其靈敏度和精確度可以對單個(gè)分子進(jìn)行高精度的測量�！�

由于這項(xiàng)技術(shù)，研究人員獲得了有關(guān)FAK的詳細(xì)機(jī)械信息，再加上其原子結(jié)構(gòu)的知識，可以用力如何誘導(dǎo)結(jié)構(gòu)變化來激活FAK來解釋。HITS的分子生物力學(xué)小組在高性能計(jì)算機(jī)上模擬了此過程，以獲取這些事件的完整動態(tài)視圖。小組負(fù)責(zé)人FraukeGr?ter說：“我們成功地詳細(xì)揭示了FAK激活的關(guān)鍵步驟。” “我們可以證明這種信號蛋白不僅被力量激活，而且在進(jìn)一步伸展時(shí)仍保持活性。”

細(xì)胞的機(jī)械環(huán)境會影響其行為。粘著斑激酶充當(dāng)細(xì)胞外和細(xì)胞內(nèi)框架變化的傳感器。該出版物的第一作者馬格努斯·鮑爾（Magnus Bauer）表示：“在單分子原子力顯微鏡實(shí)驗(yàn)和分子導(dǎo)向動力學(xué)模擬中，我們觀察到了FAK的自抑制復(fù)合物的受力介導(dǎo)的打開，進(jìn)而激活了激酶。”和慕尼黑大學(xué)實(shí)驗(yàn)方法LMU的Hermann Gaub小組的研究生。

在細(xì)胞中，F(xiàn)AK的機(jī)械活化是在細(xì)胞骨架和細(xì)胞外基質(zhì)之間的壓力下觸發(fā)的。鮑爾說：“使用FAK，似乎我們發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)非肌肉酶是通過機(jī)械力直接激活的�！� “將我們的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞系統(tǒng)中，我們認(rèn)為將生理力轉(zhuǎn)化為生化信號可能是觸發(fā)癌細(xì)胞遷移的一種方式�！�

這些是將要深入研究腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)。Lietha說：“在腫瘤中，基質(zhì)的硬化導(dǎo)致通過FAK激活信號通路的力增加，從而強(qiáng)烈促進(jìn)腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移。” 基質(zhì)是圍繞腫瘤中的癌細(xì)胞并影響其進(jìn)展的組織。了解基質(zhì)變硬及其在粘附信號激活中的意義與腫瘤浸潤的關(guān)系可以為針對這種機(jī)制的療法的開發(fā)提供基礎(chǔ)。

現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)由細(xì)胞骨架產(chǎn)生的力促使FAK發(fā)生構(gòu)象變化，需要進(jìn)一步的研究來測量響應(yīng)機(jī)械力的生化信號。