2021年,诺奖成果揭示了Piezo蛋白在触觉、听觉和本体感觉中的重要作用。科研人员逐渐揭开压力敏感蛋白的面纱,正是依靠这些蛋白,细胞才能感知张力和压力。2013年,加拿大卡尔加里的一名女孩因缺乏本体感受而被检查,研究团队发现了名为PIEZO2的基因突变。Piezo蛋白属于离子通道,细胞膜上允许离子通过的通道,对细胞张力敏感。
加州斯克里普斯研究中心的分子神经生物学家Ardem Patapoutian表示,机械感觉也是一种信号传导机制,尽管我们对此知之甚少。
触觉是所有组织和细胞正常运作的基础,生物通过力了解周围的世界。过去十年中,对Piezo和其他机械敏感离子通道的研究蓬勃发展,围绕Piezo的论文已超过300篇。研究人员利用冷冻电镜技术揭示了Piezo独特的三叶结构,但对其完整的机制仍然不清楚。Piezo不仅参与触觉或本体感觉,还可能解释某些人群抵抗疟疾的原因,甚至宇航员在太空中出现骨量丢失的现象。
Piezo蛋白的结构复杂,Piezo1由2500多个氨基酸组成,重达300 KD,穿越细胞膜38次。研究者们希望通过冷冻电镜技术观察Piezo在细胞膜中打开状态的图像,以揭示其工作机制。除了结构学研究,科研人员还发现Piezo蛋白在体内有多种作用,包括在异常性疼痛中的作用。研究表明,PIEZO2突变患者会出现痛觉变化,Piezo通道药物的潜力巨大。
Piezo蛋白的发现对整个领域是巨大的进步,研究者们仍在寻找其他新的通道。Patapoutian团队发现OSCA蛋白与Piezo蛋白关系密切,可能构成力传感器蛋白家族。尽管目前已知的离子通道无法完整解释细胞的机械敏感性,但研究者们相信仍有未知的机械感受蛋白等待被发现。