Mediante el uso de matrices extracelulares sintéticas constituidas por hidrogeles de proteínas recombinantes de diseño, este trabajo demuestra que la viscosidad de la matriz extracelular es capaz de contrarrestar cómo las células responden a un entorno de alta rigidez. Este comportamiento no se puede explicar por modelos de mecanosensación tradicional, por lo que los autores han desarrollado una nueva teoría de cómo las células interaccionan con su entorno para poder percibir la viscoelasticidad de manera desacoplada de la rigidez.
Resumen
The mechanics of the extracellular matrix (ECM) determine cell activity and fate through mechanoresponsive proteins including Yes-associated protein 1 (YAP). Rigidity and viscous relaxation have emerged as the main mechanical properties of the ECM steering cell behavior. However, how cells integrate coexisting ECM rigidity and viscosity cues remains poorly understood, particularly in the high-stiffness regime. Here, we have exploited engineered stiff viscoelastic protein hydrogels to show that, contrary to current models of cell-ECM interaction, substrate viscous energy dissipation attenuates mechanosensing even when cells are exposed to higher effective rigidity. This unexpected behavior is however readily captured by a pull-and-hold model of molecular clutch–based cell mechanosensing, which also recapitulates opposite cellular response at low rigidities. Consistent with predictions of the pull-and-hold model, we find that myosin inhibition can boost mechanosensing on cells cultured on dissipative matrices. Together, our work provides general mechanistic understanding on how cells respond to the viscoelastic properties of the ECM.
diciembre 2024
Sobre el grupo investigador
El grupo de Mecánica Molecular del Sistema Cardiovascular del CNIC investiga el papel de las fuerzas mecánicas en biología, con un foco en la mecanobiología de las proteínas sarcoméricas que permiten la contracción de las células musculares. En este trabajo, los autores desarrollaron unos biomateriales basados en la proteína titina, que permitieron testar el comportamiento de células ante matrices extracelulares con unas propiedades viscoelásticas no exploradas nunca. En este proyecto, el grupo ha contado con la imprescindible colaboración de colegas expertos en mecanobiología celular y ciencia de materiales.
Referencia del artículo
Carla Huerta-López, Alejandro Clemente-Manteca, Diana Velázquez-Carreras, Francisco M. Espinosa, Juan G. Sanchez, Álvaro Martínez-del-Pozo, María García-García, Sara Martín-Colomo, Andrea Rodríguez-Blanco, Ricardo Esteban-González, Francisco M. Martín-Zamora, Luis I. Gutierrez-Rus, Ricardo Garcia, Pere Roca-Cusachs, Alberto Elosegui-Artola, Miguel A. del Pozo, Elías Herrero-Galán, Pablo Sáez, Gustavo R. Plaza, Jorge Alegre-Cebollada. 2024. Cell response to extracellular matrix viscous energy dissipation outweighs high-rigidity sensing. Science Advances 10, eadf9758.
https://doi.org/10.1126/sciadv.adf9758
