当人们观察角膜细胞的迁移时，可看到细胞体外形的改变。这可以类比于人的步行过程，首先是确定前进方向，然后是重复一系列动作循环，即一只脚先往前踏出，并且在地上踏实，而鞋纹则有防止向后滑的功能，再是上身重心前移，最后是后脚提起并向前脚靠拢，完成一个循环。而其中的每个步骤，都受到一个精巧的调节网络控制，以保证原料和能量的合理利用和细胞迁移的有效进行。
细胞前端突出
这是上面说到的步行过程中前脚伸出。细胞首先会伸出极状足，极状足有两种，一是板状伪足（lamellipodia），另一则是丝状伪足（filopodia），这两种伪足可同时出现在一个细胞膜的某一局部。但构成两者的微丝蛋白结合蛋白有异，板状伪足因为有Arp2/3的帮助，微丝会形成网状，而在丝状伪足里面，微丝成直线状。所以在外形上板状伪足显得扁平，丝状伪足则是薄薄的针状突出。但两者的形成机制究竟是否有别，则仍未有定论。极状足的内部，是因为个体分子的不断加入而变长的肌动蛋白纤维（英文：Actinfilament，即微丝），这个过程被称为多聚化（Polymerisation））。而且这些变长的微丝之间会靠一些蛋白，如细丝蛋白的连接而成网成束，加强其韧性。
分布在细胞前端的肌动蛋白多聚化，可以被看作是一种动力来源，不断推细胞膜向前突出。这种被称为“基于肌动蛋白多聚化机制”（actin polymerization–based mechanism）可以理解为不断多聚变长的微丝在内部不断地“顶”着细胞膜往前，一如精子的顶体反应。其过程如下：肌动蛋白单体被不断添加到微丝近胞膜一端，而Arp2/3则为微丝网络不断添加侧枝，促成新的侧枝以70°生成展开，让更多的单体添加到网络上。蛋白质如细丝蛋白（Filamin）则负责巩固这种结构。前纤维蛋白将从多聚体脱离下来的ADP肌动蛋白转换成ATP肌动蛋白，使之从新具备多聚化的能力。而弹性布朗棘轮模型（elastic Brownian ratchet model）则进一步解释突出是如何被不断变长的微丝“鞭”出来的。根据电子显微镜观察得出的结果，微丝的尾部是抵着细胞膜的，肌动蛋白单体无法被加载。但是热能会促使微丝弯曲，这时单体就有机会加入到多聚物的末尾。微丝和一根塑料棒有着相当的刚性，弯曲所保存的势能会帮助微丝变会原来伸直的状态。数量众多的微丝这样“鞭”打细胞膜，会提供足够的动力促使细胞膜突出。
微丝的核化除了Arp2/3复合体外，还需要形成素（formins）中的mDia1和mDia2的协助。而Arp2/3会受到WAVE/Scar, WASP（欧德里综合症蛋白）和N-WASP蛋白的调控。这些蛋白如果出现突变或者功能缺损，患者很有可能会得到欧德里综合症（Wiskott-Aldrich syndrome，或译威斯科特·阿德里希综合症）。WAVE/Scar是Abi，NCK连接蛋白（NCK-associated protein，简称Nap125），特异Rac1连接蛋白（Specifically Rac 1-associated proteins， 简称Sra-1）和HSPC-300多聚体的一部分。这个复合体受小GTP蛋白Rac的调控，Rac会促进Abi, Nap125和Sra-1与WAVE分离，使之激活。WASP和N-WASP则是受到Cdc42调控。这些蛋白质又会受磷酸化过程或磷酸肌醇，WIP和TOCA等分子的控制。
与Arp2/3促成侧枝不一样，形成素会结合到微丝的末端，使之线形延长。形成素也受到小GTP蛋白调控，mDia1受RhoA，而mDia2则受Cdc42调节。它们还需要与前纤维蛋白相互作用才能达到促进微丝多聚化的目的。前纤维蛋白的行为模式可能与抑制微丝末端“帽子”的形成有关，这种蛋白也为Ena/VASP介导的微丝末端多聚化所需。前纤维蛋白和胸腺嘧素4都是G肌动蛋白结合蛋白，而胸腺嘧素4是前纤维蛋白的拮抗剂。但是前纤维蛋白能够与不同的肌动蛋白结合，胸腺嘧素4则不能。所以后者被视为是维持胞质G肌动蛋白水平的重要一员，使之形成G肌动蛋白库，G肌动蛋白可以从中靠前纤维蛋白的帮助进行多聚化。
突出与底质的粘着
该步对应于人的前脚固定。不论细胞的前端是如何向前伸出的，但是伸出后的极状足需要在底质上固定。在显微镜下可观察到肌动蛋白束在细胞前端内部往落点上固定，并发展为一块具有一定结构的斑，被称为“粘着斑”。粘着提供摩擦力，能使细胞巩固向前迈出的步伐而不致向后“滑”。粘着斑的聚合和解聚受到细胞外物质的影响，同时也影响着细胞的行进。
粘着斑由整合蛋白（Integrin）和负在上面的适配器蛋白（Adaptor protein），再加上纤维结合蛋白（Fibronectin）共同构成。整合蛋白是细胞膜上主要的细胞外基质受体，在一系列细胞生理过程中起作用[20]。根据一些实验的结果，带有缺陷的整合蛋白无法使细胞留驻在底质上，但不影响细胞突出的形成。适配器蛋白可看作是应力纤维连接整合蛋白的接口。而整合蛋白则是跨膜蛋白，最终负责直接与外界底质接触的是纤维结合蛋白。
不难想象，细胞前端不断生成粘着斑，后端不断解聚粘着斑以供前端使用。但其实前端的粘着斑一样会不断解聚，解聚所得的蛋白质最终由蛋白酶分解，分解产物会被运输到前端的其他位点被再投入使用，称作“周转”（Turnover）。所以前端粘着斑有着两种命运，或是解聚，或是被巩固增大。在活体里面的细胞的粘着斑相比起那些体外培养的，在二维平面上移行的细胞的要小。新生的和早建的粘着斑在结构上差异不大，但成分有不同之处。
踝蛋白（Talin）连接整合素和肌动蛋白。有很多报道称，除了肌动蛋白，还有其他信号分子会连接到整合素上，调节整合素和细胞骨架的活性。
例如，斑联蛋白（zyxin）会连接到α-辅肌动蛋白（α-actinin）并调节邻近微丝末端上的Ena/VASP活性。
虽然粘着斑的初始化（也被称为“核化”）和调控机制是目前细胞生物学研究的热点之一，但人们还是未知道，究竟什么机制决定一块粘着斑是被巩固还是被解聚。可以肯定的是，结合在细胞骨架上蛋白质的共价修饰（covalent modification）形式之一——酪氨酸残基磷酸化是粘着斑形成过程中的重要现象。
另外，Rho-GTP酶也被肯定是其中不可忽视的一员。但它本身又会被与粘着斑相关的信号分子所调节，如复合体粘着斑激酶（Focal adhesion kinase，简称FAK），Src，桩蛋白（paxillin），Crk，CAS，PAK和GIT。其中，FAK，桩蛋白还有张力蛋白（tensin）这三种蛋白，都是目前该调节通路“主角”的候选人。其作用方式，现以粘着斑激酶为例以作说明：在细胞粘着斑形成处，整合蛋白会吸引一批蛋白质到自己周围，形成一复合体，以便启动其对其它蛋白质的调控过程。粘着斑激酶是粘着斑形成早期“被招募者”之一，它控制着一大批下游反应，会合诸如适配器蛋白生长因子受体结合蛋白2（Grb2，全称：growth factor receptor-bound protein 2）和磷脂酰肌醇-3激酶（PI3K）的p85亚基起作用。而研究表明，整合蛋白可以通过这条FAK信号通路作用，增加细胞的移动能力，求生（Survival）能力，甚至是癌细胞的转移能力。FAK也因此成为了癌症研究的一个对象[21][22]。过去被认为与发炎反应及细胞凋亡有关的c-Jun氨基末端激酶（JNK；c-Jun amino-terminal kinase），也参与了细胞迁移，它能透过将桩蛋白（paxillin）磷酸化，进而影响粘著斑形成。
值得一提的还有微管在周转过程中发挥的作用。20世纪70年代，瓦斯利夫（Vasiliev, J.M）和他的工作小组用噻氨酯哒唑处理了金鱼的成纤维细胞，细胞内的微管被破坏。这时细胞会失去极性。后来他们提出了微管在细胞迁移中的作用：“稳定住细胞边缘活动的和不活动的部分。”后来，科学家再发现，微管会伸展到细胞前进端早期形成的粘着斑处，所以他们认为微管能稳定细胞与底质的粘着。但是后来的发现是，微管对粘着起到的作用是负面的。微管会限制粘着斑的形成，并且会促进后者在细胞的其它部位被重新利用，后面这种现象被称为粘着斑的周转。等到研究技术允许作活细胞观察的时候，人们才终于认识到，微管与粘着斑的相互作用并非如先前那样认为的少，而是非常的频繁。科学家后来利用隐失波显微术（evanescent wave microscopy）观察得到的结果同样证实了这种观点的正确性。
细胞体前移
当细胞前端固定好之后，细胞的主体就可以前进了。但是这个主体推进的过程细节并不明了。现认为，细胞核和细胞器是被“系”在细胞内部纵横交错的细胞骨架上的，再通过II型肌球蛋白的不断运动，使得这些“货物”得以不断被往前拉。这种观点得到一些实验的证实。例如，科学家发现II型肌球蛋白会分布在细胞伪足和细胞主体的分界线上，这样的分布有利于肌球蛋白的“拉”行为。这个过程受到小Rho GTP酶Cdc42, Rac和RhoA的调控。
而这些蛋白相互之间却是拮抗的关系。RhoA 激活Rho-激酶（又名ROCK），后者在激活状态下会将肌球蛋白轻链磷酸酶（myosin light chain phosphatase，简称MLC磷酸酶。该酶为MLC去掉磷酸基团）磷酸化，就是使它失活了，导致细胞的收缩增强。Cdc42也是通过MRCK起到类似的作用。与它们相反的是，Rac会激活PAK，PAK能磷酸化MLC激酶，使之失活，后果是细胞收缩力减退，扩展受阻。但是PAK也能直接磷酸化MLC，增加细胞收缩能力。究竟是哪种作用占优，取决于PAK的空间分布和它的活性调节水平。PAK还会通过激活PIX/PAK复合体调节细胞极化，该复合体在由G蛋白偶联受体所引发的细胞迁移中会分布到细胞前端并发挥其作用。PAK还能通过癌蛋白18（stathmin）的磷酸化作用于微管，减少后者变动（catastrophe，即微管从延长状态转变为缩短状态这个过程）的机会。封闭微丝末端的封闭蛋白，如凝溶胶蛋白则主要靠磷酸肌醇调节。而切断微丝的蛋白：丝切蛋白则受到LIMK介导的磷酸化影响。而LIMK又会受到PAK介导的或是Rho-激酶介导的丝氨酸/苏氨酸磷酸化的调节。
牵引尾部往前
最后一步，类似于人步行时后脚往前收。细胞后端，或称为尾部与底质分离并被牵往前方。这个过程可能与应力纤维的收缩，或是简单的细胞弹性变形有关。值得注意的是，细胞后端是被“撕”（ripping）离底质的。就是说，细胞的尾部会在底质上留下一部分细胞膜残片。而尾部的粘着斑也会卸载，否则细胞收缩会撕开细胞。这个卸载的过程包括，粘着斑部件以胞吞作用的形式被内吞，然后会被发动蛋白承载并回收转运，这个过程有微管的参与。在肌球蛋白介导的胞体收缩过程中，RhoA和Rac通过Rho-激酶和PAK可以调节MLC的磷酸化，这也为尾部粘着斑解聚做出贡献。还有，尾部磷酸酶，如神经钙蛋白（calcineurin）的磷酸化作用或蛋白质被蛋白酶降解，如踝蛋白被钙蛋白酶（calpain）降解都会下调粘着斑与底质的亲和力。钙离子可能在此过程中会调节神经钙蛋白和钙蛋白酶。
首页
