图 NINJ1蛋白调控机械应变下的质膜脆性
在国家自然科学基金项目（批准号：32371199、82070311、82270274、82250610229）等资助下，中山大学附属第一医院许杰研究员、向芙莉副研究员及美国罗格斯大学师征助理教授合作，在机械力诱发的细胞膜破裂领域取得新进展。研究成果以“NINJ1调控机械应变下的质膜脆性（NINJ1 regulates plasma membrane fragility under mechanical strain）”为题，2025年6月9日在线发表于《自然》（Nature）杂志，论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09222-5。
细胞膜是保护细胞的“城墙”，维持细胞内环境的稳定。当遭遇外力挤压、血流冲击或组织拉伸时，细胞膜可能发生破裂并释放细胞内容物（如DNA、细胞器、炎性分子等），引发免疫细胞的强烈反应。这种现象被称为“质膜破裂”，不仅是多种细胞死亡的最终结局，也是免疫激活、组织损伤乃至炎症风暴的触发点。然而，当细胞应对高强度机械力时，何种因素决定了细胞膜“撕裂”，是否有专门的调控因子参与其中等一系列关键科学问题目前仍不清楚。
研究团队设计研发了一种可对细胞施加精确拉伸且可重复的新型筛选系统，并利用该系统筛选了2726种跨膜蛋白，观察细胞在拉伸过程中的质膜通透性变化，最终鉴定到NINJ1蛋白是机械力诱发的质膜破裂的关键调节因子，且该通路无需激活任何细胞死亡程序。进一步研究发现，质膜上的NINJ1蛋白水平与膜破裂所需力的大小呈负相关，而且NINJ1单独存在不足以完全破裂细胞膜，还需额外的机械力才能实现完全的质膜破裂。
该研究结合机械电子工程、生物物理、力学生物学与分子遗传筛选等跨学科技术手段，发现了NINJ1是调控细胞质膜力学脆弱性的功能性膜蛋白；与传统的机械力敏感离子通道或G蛋白偶联受体不同，NINJ1在更底层的物理结构层面调控质膜对机械力的响应能力；在临床层面，NINJ1可能成为调节机械应力相关组织损伤、过度炎症乃至自身免疫疾病的新靶点。此外，此研究开发的高通量力学刺激平台可广泛应用于其他机械敏感相关基因的筛选和机械力相关疾病的新药研发。