在生命体内，从心脏的搏动到胚胎的发育，物理性的机械力无时无刻不在塑造并指导着细胞的行为。细胞通过名为黏着斑的“锚点”感知外界环境的软硬与牵拉，并将这些物理信号转化为指导迁移、分裂乃至基因表达的生化指令。这一过程的核心，是细胞骨架——特别是肌动蛋白丝（F-肌动蛋白）与肌球蛋白马达蛋白构成的收缩网络——所产生的皮牛顿级的微小力量。然而，一个根本性谜题长期存在：这些微小的力，究竟如何在蛋白质分子的结构层面被“感知”，并启动下游的信号瀑布？

以往的研究表明，一些蛋白质能“感觉”到力的存在。例如，黏附蛋白α-连环蛋白在有力作用时会更紧密地结合肌动蛋白丝，而含有LIM结构域的蛋白质（如zyxin）仅在有力的环境下才定位到细胞骨架上，参与损伤修复。但力是如何改变肌动蛋白丝，从而被这些“传感器”识别的，一直是个黑箱。

2026年4月22日，洛克菲勒大学Gregory M. Alushin团队（Xiaoyu Sun为共同第一作者）在Nature在线发表题为Myosin forces remodel F-actin for mechanosensitive protein recognition的研究论文。

该研究首次直接捕捉并解析了受力状态下肌动蛋白丝的结构变化，为上述谜题提供了突破性的答案。研究团队的核心发现是：肌球蛋白产生的收缩力，会使笔直的肌动蛋白丝发生纳米级的螺旋扭曲，形成一种“超螺旋”结构。这种结构变形，本身就成为了一种可被读取的机械信号。

为了“看见”这种变化，研究者们巧妙地结合了多项尖端技术。他们利用冷冻荧光显微镜，在细胞黏附位点附近观察到了富含zyxin（一个经典的力学标志物）的区域，这些区域的肌动蛋白丝呈现出独特的波浪形振荡。

更重要的是，他们建立了一套在冷冻电镜中模拟肌球蛋白活动的体外重构系统，并成功解析了受力肌动蛋白丝的高分辨率三维结构。图像清晰显示，在模拟收缩力的作用下，肌动蛋白丝不再保持规整的直线螺旋，其双链结构发生了广泛的不对称重塑，形成了左旋的超螺旋构象。计算模拟进一步证实，这种结构可以由不同方向的肌球蛋白异步“拉扯”而产生。

肌球蛋白力通过机械敏感型 F-肌动蛋白结合进行转导的概念模型（图源自Nature）

那么，细胞如何“读懂”这种结构变形呢？研究发现，关键的机械敏感蛋白α-连环蛋白正是这把“钥匙”。三维结构分析揭示，α-连环蛋白能以协同结合的方式，沿着单条肌动蛋白丝链“行走”。它特别偏爱结合在那些因受力而被拉宽、具有更大亚基间距的肌动蛋白界面。同时，它的结合行为本身还会反过来抑制螺旋的扭曲偏差，帮助肌动蛋白丝“校正”结构，形成一个动态的相互调控循环。

这项研究的意义深远。它不仅首次在分子结构层面直观展示了物理力如何“雕刻”细胞骨架，更重要的是，它揭示了一种全新的机械信号转导范式：肌动蛋白丝本身就是一个动态的、可被力重塑的信号平台；其结构构象的连续变化构成了一套“形态密码”，能被α-连环蛋白等蛋白质特异性地识别和解码，从而将纯粹的物理信息转化为调控细胞行为的生化指令。

这一发现从根本上解释了细胞感知力学环境的普遍原理。它不仅为发育生物学（如组织形态发生）、癌症（如肿瘤细胞在坚硬微环境中的侵袭）等众多领域提供了新的机制理解，也为未来干预与机械力失调相关的疾病（如心力衰竭、纤维化等）提供了潜在的全新靶点——即靶向这种力依赖的蛋白质相互作用界面。最终，这项研究让我们向理解“生命之力”如何被书写和阅读，迈出了关键的一步。

参考消息：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10398-7