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Effects of domain unfolding and catch-like dissociation on the collective behavior of integrin-fibronectin bond clusters

引用

Acta Mechanica Sinica 2021年第2期37卷 229-243页

作者： Ji Lin Yanzhong Wang Jin Qian Department of Engineering Mechanics Key Laboratory of Soft Machines and Smart Devices of Zhejiang ProvinceZhejiang UniversityHangzhou 310027China

To gain more understanding of cell-matrix adhesion,we consider an idealized theoretical model of a cluster of integrin-fibronectin bonds at the cell-matrix interface subjected to a dynamic ramping.The distributions of bond traction and interfacial deformation are assumed to obey classical elastic equations,whereas the dissociation/association of individual bonds as well as unfolding/refolding of fibronectin domains are described by stochastic equations.Through stochastic-elasticity coupling,we perform Monte Carlo simulations to investigate how the collective behavior and adhesion performance of the integrin-fibronectin-mediated interface are influenced by two characteristics newly incorporated in the modeling,i.e.,catchlike dissociation between integrin and fibronectin,and unfolding of repeated domains in fibronectin.The probable unfolding of fibronectin domains is found to have profound effects on the resultant adhesion energy of the integrin-fibronectin-mediated interface,and governs the failure model transiting between uniform decay and catastrophic crack-like rupture.

关键词： Integrin-fibronectin complex Cell-matrix adhesion domain unfolding Catch bond Rate dependence Modulus effect

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