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我国科学家成功解析机械力敏感离子通道蛋白三维结构

杨正宗 王璞玥 杜生明

  近日,我国科学家成功解析了机械力敏感非选择性阳离子通道蛋白Piezo的三维结构,揭示了机械力感应这一类新型离子通道的作用机制。研究成果于2015年9月21日以长文(Article)形式在国际权威期刊Nature(《自然》)在线发表:Architecture of the mammalianmechanosensitive Piezo1 channel(哺乳动物机械力敏感Piezol通道的三维结构)。

  文章链接http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature15247.html

  机械敏感性阳离子通道通过机械力传导的过程,在将机械刺激转化为各种生物活动,如触觉、听觉和血压调控中起着重要的作用,例如,能够感受机械力是触觉系统最为复杂精细的感知功能,保证了机体对各种机械力刺激作出反应以维持正常功能乃至存活,对机械力反应的异常可导致疼痛等疾病。人们推断脊椎动物存在机械力敏感非选择性阳离子通道,并在机械力传感过程起着重要作用,但是这一通道的分子生物学基础和作用机制一直未被确定。

  清华大学肖百龙研究员的前期研究表明Piezo蛋白以多聚体形式组成约1.2 mega-Dalton、由120-160次跨膜区组成的全新离子通道。在本项工作中,清华大学杨茂君教授、高宁研究员和肖百龙研究员合作,应用蛋白质工程、X-射线晶体学和单颗粒冷冻电镜技术,深入解析Piezo通道的结构功能关系,获得了分辨率为4.8埃(?)的全长(2,547个氨基酸)小鼠Piezo1的结构,这一发现对于进一步研究 Piezo通道在触觉/痛觉感受中的作用机制,揭示机械力敏感离子通道的作用规律,理解机械力传感这一重要生物学机制具有极大的科学意义和创新性。

  本文的共同通讯作者杨茂君教授长期得到国家自然科学基金重点项目和面上项目资助(31570733, 31170679,31030020,21532004),高宁研究员和肖百龙研究员都曾获得优秀青年科学基金资助(项目批准号分别为31422016 31422027)。

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