文章导读
脊椎动物登陆陆地时，掌跖皮肤如何承受巨大重力压力而不崩溃？清华大学生物医学交叉研究院陈婷实验室在《Cell》杂志上揭秘：他们发现Slurp1基因编码的SLURP1蛋白，能维持内质网钙泵SERCA2b的活性，调控细胞内钙离子稳态，确保表皮在运动时抵抗机械力、保持屏障功能和组织形态。这一突破揭示了进化史上的巧妙“设计”——脊椎动物为适应陆生演化出ER膜相关抗压机制，不仅深化了皮肤力学响应的认知，更开创了“细胞器机械感应”这一前沿领域。立即探索，一窥生命如何征服重力挑战！
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重力作为生物体持续面临的物理环境因素，在大多数生物学研究中却长期处于被忽视的状态。但在脊椎动物由水生向陆生的演化过程中，生物体对重力的适应无疑是关乎生存的关键环节。与水生环境中浮力对重力的缓冲作用不同，登陆意味着生物体需以四肢支撑体重，直面来自重力的全新挑战。尤其在运动过程中，掌跖（手掌与足底）皮肤作为身体与地面接触的核心区域，在有限的接触面积内承载了体重带来的巨大压强。该部位皮肤如何在长期且高强度的机械负荷下维持其结构完整性、组织形态和屏障功能，是一个既有趣又极富生物学意义的问题。然而，相关机制迄今仍缺乏系统性的研究与深入阐释。
2025年8月4日，清华大学生物医学交叉研究院陈婷实验室在《Cell》杂志上发表题为皮肤适应陆生运动的机械力抵抗机制（A mechano-resistance mechanism in skin adapts to terrestrial locomotion）的研究论文。该研究以与陆生动物同步出现、且在掌跖表皮特异性表达的Slurp1基因为切入点，揭示其编码的SLURP1蛋白可维持内质网（Endoplasmic reticulum, ER）钙泵SERCA2b在机械压力下的通道活性，进而调控细胞内钙离子稳态，确保表皮在巨大机械压力下维持正常的组织形态和屏障功能。
表皮的机械力抵抗机制模型。
该研究揭示了进化史上的巧妙“设计”——想上岸，要抗压！脊椎动物登陆后，表皮细胞演化出ER膜相关的机械力抵抗机制，用于应对重力等机械压力并维持组织稳态。然而，这一发现也提出了新的科学问题——机械力如何调控SERCA2b的功能。目前关于机械力作用于细胞器的研究仍属空白领域。该发现不仅深化了对皮肤机械力响应的认识，更为“细胞器机械感应”这一新兴研究方向奠定了基础。
北京生命科学研究所/清华大学生物医学交叉研究院陈婷研究员为论文的通讯作者。陈婷实验室的博士后狄若男和博士研究生杜倩倩（PTN项目）为论文的共同第一作者。该论文的其他作者包括陈婷实验室的谢煜骅博士、卢延华和高文轩；北京脑科学与类脑研究所的仪器仪表中心主任张垒；北京生命科学研究所的生物仪器中心主任齐晓莉博士，影像中心主任李蛟博士及其团队成员范艳艳，转基因动物中心主任王凤超博士，以及蛋白质组中心主任陈涉博士。该研究由国家自然科学基金、国家重点研发计划、北京市自然科学基金、新基石科学基金会“科学探索奖”、清华大学生物医学交叉研究院以及北京生命科学研究所资助。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.07.012
供稿：生物医学交叉研究院
编辑：邱收
审核：王晓霞
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