研究人員首先完全了解了觸覺背后的蛋白質(zhì)
斯克里普斯研究所(TSRI)的科學家們解開了Piezo1結(jié)構(gòu)的神秘面紗,Piezo1是一個蛋白質(zhì)家族的成員,將物理刺激如觸摸或血流轉(zhuǎn)化為化學信號。今天在“自然”雜志上發(fā)表的研究結(jié)果指出了針對Piezo1突變的疾病的方法,如脫水遺傳性口腔細胞增多癥和先天性淋巴水腫。
“這種結(jié)構(gòu)提供了對蛋白質(zhì)如何感知機械力的基本理解,并將揭示Piezo1中可以使用小分子或抗體靶向的區(qū)域,”TSRI教授和Howard Hughes醫(yī)學研究所研究員Ardem Patapoutian博士說。與TSRI教授Andrew Ward博士共同領(lǐng)導(dǎo)了這項新研究。
Piezo1和密切相關(guān)的Piezo2蛋白在2010年在Patapoutian實驗室被發(fā)現(xiàn).Piezos被稱為離子通道 - 它們讓離子通過孔隙響應(yīng)機械刺激(又稱觸摸)。這些蛋白質(zhì)已經(jīng)在不同的細胞類型中被發(fā)現(xiàn),并且已經(jīng)被證明是感覺神經(jīng)生物學和血管生理學中的關(guān)鍵參與者。
然而,到目前為止,研究人員并不知道Piezo1如何看待結(jié)構(gòu)層面,即它的各個部分是如何組合在一起的。
這項新研究采用高分辨率成像技術(shù) - 低溫電子顯微鏡(cryoEM)進行,表明Piezo1由三個彎曲的“葉片”組成,環(huán)繞著中心孔。研究人員認為,這些刀片會響應(yīng)機械力而移動,機械力會打開和關(guān)閉孔隙,讓離子通過發(fā)送信號進行交流。
梁狀結(jié)構(gòu)用作每個葉片的主干。“錨定域”圍繞著葉片與中間相遇的孔。
“這是一個美麗的結(jié)構(gòu),”Patapoutian說。“本研究中發(fā)現(xiàn)的特征為我們提供了關(guān)于這種離子通道如何感知和響應(yīng)膜張力的誘人線索。”
Ward說,Piezo1結(jié)構(gòu)是獨特的,因為它似乎是一種“一體化”蛋白質(zhì),這意味著它不需要與其他蛋白質(zhì)或細胞結(jié)構(gòu)連接來完成傳遞信號的工作。
本研究的下一步是檢查Piezo1的整體架構(gòu),并確定每件作品的工作原理。除了目前研究中看到的封閉構(gòu)象外,科學家們希望以不同的構(gòu)象觀察這種蛋白質(zhì)。
“這為我們提供了一個很好的機會來研究力感或轉(zhuǎn)導(dǎo)是如何起作用的,”TSRI研究助理,新研究第一作者Kei Saotome博士說。
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