Direct observation of catch bonds involving cell-adhesion molecules

打滑(空气动力学) 分子 粘附 化学 选择素 剪应力 化学物理 材料科学 纳米技术 复合材料 热力学 物理 有机化学
作者
Bryan T. Marshall,Mian Long,James W. Piper,Tadayuki Yago,Rodger P. McEver,Cheng Zhu
出处
期刊:Nature [Nature Portfolio]
卷期号:423 (6936): 190-193 被引量:954
标识
DOI:10.1038/nature01605
摘要

Bonds between adhesion molecules are often mechanically stressed. A striking example is the tensile force applied to selectin–ligand bonds, which mediate the tethering and rolling of flowing leukocytes on vascular surfaces1,2,3. It has been suggested that force could either shorten bond lifetimes, because work done by the force could lower the energy barrier between the bound and free states4 (‘slip’), or prolong bond lifetimes by deforming the molecules such that they lock more tightly5,6 (‘catch’). Whereas slip bonds have been widely observed7,8,9,10,11,12,13,14, catch bonds have not been demonstrated experimentally. Here, using atomic force microscopy and flow-chamber experiments, we show that increasing force first prolonged and then shortened the lifetimes of P-selectin complexes with P-selectin glycoprotein ligand-1, revealing both catch and slip bond behaviour. Transitions between catch and slip bonds might explain why leukocyte rolling on selectins first increases and then decreases as wall shear stress increases9,15,16. This dual response to force provides a mechanism for regulating cell adhesion under conditions of variable mechanical stress.
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