The effect of pulsed electric fields (PEFs) on transmembrane proteins is not fully understood; how do chemo-mechanical cues in the microenvironment mediate the electric field sensing by these proteins? To answer this key gap in knowledge, we have developed a kinetic Monte Carlo statistical model of the integrin proteins that integrates three components of the morphogenetic field (i.e., chemical, mechanical, and electrical cues). Specifically, the model incorporates the mechanical stiffness of the cell membrane, the ligand density of the extracellular environment, the glycocalyx stiffness, thermal Brownian motion, and electric field induced diffusion. The effects of both steady-state electric fields and transient PEF pulse trains on integrin clustering are studied. Our results reveal that electric-field-driven integrin clustering is mediated by membrane stiffness and ligand density. In addition, we explore the effects of PEF pulse-train parameters (amplitude, polarity, and pulse-width) on integrin clustering. In summary, we demonstrate a computational methodology to incorporate experimental data and simulate integrin clustering when exposed to PEFs for time-scales comparable to experiments (seconds-minutes). Thus, we propose a blueprint for understanding PEF/electric field effects on protein induced signaling and highlight key impediments to incorporating experimental values into computational models such as the kinetic Monte Carlo method.

脉冲电场（PEFs）对跨膜蛋白的影响尚不完全清楚。微环境中的化学机械线索如何通过这些蛋白质介导电场感应？为了解决这一关键的知识差距，我们开发了整合蛋白的动力学蒙特卡洛统计模型，该模型整合了形态发生场的三个组成部分（即化学，机械和电学线索）。具体而言，该模型包括细胞膜的机械刚度，细胞外环境的配体密度，糖萼刚度，热布朗运动和电场诱导的扩散。研究了稳态电场和瞬变PEF脉冲序列对整联蛋白聚类的影响。我们的结果表明，电场驱动的整合素簇是由膜的刚度和配体密度介导的。此外，我们探讨了PEF脉冲序列参数（幅度，极性和脉冲宽度）对整联蛋白聚类的影响。总而言之，我们展示了一种计算方法，可以结合实验数据并在暴露于PEF的情况下模拟整联蛋白簇，时间尺度与实验相当（秒-分钟）。因此，我们提出了一个蓝图，以了解PEF /电场对蛋白质诱导的信号传导的影响，并着重指出了将实验值整合到诸如动力学蒙特卡洛方法的计算模型中的主要障碍。总而言之，我们展示了一种计算方法，可以结合实验数据并在暴露于PEF的情况下模拟整联蛋白簇，时间尺度与实验相当（秒-分钟）。因此，我们提出了一个蓝图，以了解PEF /电场对蛋白质诱导的信号传导的影响，并着重指出了将实验值整合到诸如动力学蒙特卡洛方法的计算模型中的主要障碍。总而言之，我们展示了一种计算方法，可以结合实验数据并在暴露于PEF的情况下模拟整联蛋白簇，时间尺度与实验相当（秒-分钟）。因此，我们提出了一个蓝图，以了解PEF /电场对蛋白质诱导的信号传导的影响，并着重指出了将实验值整合到诸如动力学蒙特卡洛方法的计算模型中的主要障碍。