由天然细胞外基质提供的基质刚度和纤维结构越来越被视为调节细胞行为的重要线索。由于在制造具有明确成分、可调刚度和结构的模拟水凝胶存在固有的困难，重述这些用于细胞命运调节的物理线索仍然是一个挑战。最近，科研人员 展示了两个系列的纤维和多孔水凝胶，它们基于基因工程的 resilin-silk-like 和 resilin-like 蛋白质聚合物，具有可调的刚度。以这些水凝胶为基质，系统地研究了骨髓间充质干细胞对刚度和纤维结构的机械反应。 对于 这两种水凝胶系列，将压缩模量从 8.5 增加到 14.5 和 23 kPa 持 续促进细胞增殖和分化。 尽管如此，在所有三个刚度水平上，纤维凝胶的促进作用都比多孔凝胶更明显。更有趣的是，即使是最柔软的纤维凝胶（ 8.5 kPa）也能让干细胞表现出比最坚硬的多孔凝胶（23 kPa）更高的内皮分化能力。进一步探讨了纤维结构对内皮分化协同调控的主要作用。结果发现，刚度信号通过粘着斑的扩散激活了内皮分化的主要调节因子 Yes 相关蛋白 (YAP)，而纤维结构通过促进粘着斑的成熟和相关的 F-肌动蛋白排列来增强 YAP 的激活。因此，我们的研究结果揭示了物理信号在调节干细胞中的相互作用，并可能指导设 计蛋白质基质的制造走向再生医学。
相关论文以题为Fibrous Structure and Stiffness of Designer Protein Hydrogels Synergize to Regulate Endothelial Differentiation of Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells发表在 《 Bio macromolecules 》期刊上。 通讯作者 是上海交通大学 钱志刚副研究员 。
图 1. 重组蛋白聚合物的生物合成和自组装。
图 2. 蛋白质水凝胶的制备和表征。
图 5. 蛋白质水凝胶的纤维结构和刚度对 BMSCs 形态的影响。
图 7. 蛋白质水凝胶的纤维形态和刚度对 YAP 核定位的影响。
图 9. 纤维结构和刚度对 BMSCs 内皮分化影响的示意图。
参考文献：
doi.org/10.1021/acs.biomac.2c00032
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