Piezo蛋白的故事:触觉、听觉和本体感觉背后的触感机制

作者: Amber Dance

来源: Nature 自然科研

发布日期: 2020-04-06 08:00:55

本文讲述了Piezo蛋白在触觉、听觉和本体感觉中的重要作用,以及科研人员如何通过基因测序和结构学研究逐步揭开其工作机制。Piezo蛋白作为离子通道,对细胞张力敏感,是数十年来探寻触感机制过程中的重要发现。研究人员通过对Piezo蛋白的深入研究,不仅揭示了其在机械感觉中的作用,还发现了其在骨骼形成、维护以及抵抗疟疾等方面的潜在功能。

从掐痛到轻抚,科研人员正在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。在某些动物中,三个叶片状蛋白质共同组成Piezo1通道,它主要帮助细胞感知触摸。Carsten Bönnemann清楚地记得2013年在加拿大卡尔加里的一家医院里,对一名女孩进行的检查。如果不睁眼看着自己的四肢,女孩似乎根本不知道它们在哪里。

她无法感知身体在空间中的位置,而这是一种至关重要的能力,即本体感受。他的团队对这名女孩以及另一名症状相似的女孩做了基因测序,发现了一个名为“PIEZO2”的基因的突变。Piezo2和相关蛋白Piezo1的发现,可以说是数十年来探寻触感机制过程中的高光时刻了。Piezo属于离子通道,即细胞膜上允许离子通过的通道,且这种离子通道恰好对细胞张力敏感。

加州斯克里普斯研究中心的分子神经生物学家Ardem Patapoutian说,其研究团队发现了Piezo。触觉几乎是所有组织和细胞正常运作的基础,Patapoutian说。生物通过力了解周围的世界,享受爱抚的同时规避痛苦刺激。在过去的十年中,对Piezo和其他机械敏感离子通道的研究蓬勃发展。Piezo1由2500多个氨基酸组成,重达300 KD,它共穿越细胞膜38次,几乎是破纪录的存在。

可惜,如此“庞然大物”却妨碍了研究人员解答Piezo领域最热门的问题:这种机械敏感通道如何感应力?它们如何打开和关闭?根据肖百龙团队的研究,Piezo1还参与了骨骼形成和维护。如果敲除小鼠成骨细胞中的Piezo1,小鼠会更瘦更小。Piezo的发现对整个领域来说是一个巨大的进步,澳大利亚新南威尔士大学的生物学家Kate Poole说,但大家都很清楚,我们不能满足于此。

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