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科学家发现神秘的蛋白质家族是细胞压力传感器

2019-03-06 10:28:41 • 来源：

斯克里普斯研究中心的科学家发现，一种神秘的细胞蛋白家族称为OSCA和TMEM63，是一类新的机械敏感离子通道。机械敏感离子通道将生物相关的物理力转换为生化信号。例如，植物对环境线索(如风，水流或物理屏障)的响应取决于机械感应。在哺乳动物中，通过机械敏感离子通道进行触觉，疼痛感和血压调节。尽管它们很重要，但对于在植物和动物中发挥这些功能的分子知之甚少。

科学家发现神秘的蛋白质家族是细胞压力传感器

科学家们还破译了OSCA 蛋白家族中一个成员的原子结构，这一进展将使他们能够研究这些离子通道如何完成他们的工作，这些信息对于确定机械传感中的功能障碍如何在疾病中发挥作用至关重要。

最初发现OSCA蛋白作用的工作由Swetha Murthy博士领导，他是Ardem Patapoutian实验室的专业科学合作者，博士，Scripps研究教授，霍华德休斯医学研究所的研究员。在她的新eLife研究中，Murthy及其同事表明，OSCA通道不仅是压力敏感的离子通道，而且随着生命的进化，它们似乎一直保持着它们的“机械敏感”特性。

“我们想看看OSCA家族的15个不同成员以及不同物种的机械敏感性是否保守，”Murthy说。新发现表明这些离子通道的压力传感能力确实在OSCA通道类型中“保守”。此外，虽然OSCA通道存在于植物中，但它们在动物中的相关蛋白TMEM63s也具有机械敏感性。

“这一发现将有助于在模式生物如苍蝇和小鼠中研究这些通道，并将有助于确定它们在人体生物过程和与机械感觉相关的其他疾病状态中的作用，”Murthy说。

后续研究由Scripps Research的研究生Sebastian Jojoa Cruz和Kei Saotome博士领导，并在eLife同时发布。研究人员与Andrew Ward教授合作，使用一种称为低温电子显微镜的成像技术来研究OSCA家族成员的结构细节，称为OSCA1.2。

首先看一下OSCA的结构表明蛋白质的一部分可能与细胞膜足够接近，以检测膜张力并将该张力转化为离子通道的其余部分。研究人员期待着确切地研究这种压力传感过程的工作原理。“通过揭示OSCA通道的第一个结构快照，我们提供了一个有价值的起点，揭示了整个生物学中普遍存在的力感机制的细节，”Saotome说。

“在分子水平上研究力是一个困难的现象，因此未来的研究将需要创新和多学科的方法，”沃德补充说。例如，由牛津大学的共同作者Alex Tsui和Mark Sansom，DPhil进行的OSCA1.2的分子动力学模拟提供了关于脂质在通道功能中的作用的诱人线索。

Saotome和Jojoa Cruz说，看到OSCA结构与称为TMEM16的不相关蛋白质家族的结构有多么相似，特别是在跨膜结构域，这是“惊人的”。TMEM16在膜生物学中具有不同的作用，包括作为细胞膜的离子通道和操纵器。因此，结构相似性可能表明这种蛋白质结构负责比以前认为的更多的生物学功能。

“下一步将是确定这些蛋白质在植物和动物中的生理作用，”Murthy说。

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