清華大學Nature發布離子通道研究新成果
日期：2015-09-23 09:04:15
來自清華大學的研究人員報告稱，他們確定了哺乳動物機械敏感性Piezo1通道的結構。這一重要的研究成果發布在9月21日的《自然》（Nature）雜志上。
機械敏感性陽離子通道通過一個叫做機械力傳導的過程，在將機械刺激轉化為各種生物活動，如觸覺、聽覺和血壓調控中起著重要的作用。近期鑒別出的Piezo蛋白是后生動物中人們長期尋求的機械敏感性陽離子通道的一個成孔亞基。研究證實果蠅的Piezo基因與機械傷害感受有關。在脊椎動物中有兩種Piezo蛋白：Piezo1和Piezo2。
在包括魚類、鳥類、嚙齒類動物和人類在內的脊椎動物中，Piezo2介導了輕觸覺。相比之下，Piezo1在多種生理過程，包括感知血流剪切應力以正確形成血管，調控紅細胞功能，及控制細胞遷移和分化中發揮廣泛的作用。在人類，PIEZO1或PIEZO2突變與幾種遺傳病，包括脫水遺傳性口形紅細胞增多癥、5型關節攣縮癥、Gordon綜合征及Marden–Walker綜合征有關。這些研究發現表明了Piezo通道的功能重要性、病理相關性及作為治療靶點的潛力。
盡管證實了Piezo蛋白的功能重要性，但目前對于它們的門控機制和三維（3D）結構卻并不清楚。它們與所有已知的離子通道類型，如電壓門控通道或配體門控通道、瞬時感受器電位(TRP)通道、原核生物機械敏感性通道或真核生物機械敏感性雙孔鉀離子通道，都沒有顯著的序列和結構同源性。哺乳動物Piezo包含了2,500個殘基，預測有著許多的跨膜片段，形成了同源寡聚化通道復合物。但對于其化學計量、拓撲學、結構及與孔形成、力傳感和調控相關的功能結構域卻仍誘導解決。
在這篇Nature文章中作者們報告稱，他們通過結合蛋白質工程、X-射線晶體學、單顆粒冷凍電子顯微鏡及活細胞免疫染色，獲得了分辨率為4.8埃（Å）的全長（2,547個氨基酸）小鼠Piezo1 (Piezo1)的結構。由此提供了有關這類新型機械敏感性離子通道離子傳導及門控機制的一些重要見解。
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