氯化物开关打开膜形成
氯化物在基底膜的形成中起关键作用,基底膜是细胞外部的上层结构,其构成并引导身体大部分组织的功能。Vanderbilt大学医学中心(VUMC)的研究人员今天在“细胞生物学杂志”上报告说,特别是氯化物标志着胶原蛋白IV“智能支架”的组装,这是基底膜形成的关键步骤。
“这是一个基本的发现,”资深作者Billy Hudson,博士,Elliott V. Newman医学教授和基质生物学中心主任说。这是第一个确定氯化物的信号功能,氯化物是一种有助于维持适当的血容量,血压和酸/碱平衡的电解质。
Hudson说,氯化物在细胞外建立“微环境”的新发现,突出了胶原蛋白IV在动物组织进化中的重要性。它还提出了治疗或预防影响基底膜疾病的潜在方法。
来自VUMC和范德比尔特大学几个系和研究中心的19位科学家为这项研究做出了贡献,该研究始于九年前。四位共同作者参加了由Asdirnaut和他的妻子Julie Hudson医学博士共同创办的来自弱势背景的高中和大学生的“Aspirnaut”暑期研究项目。
整个动物界都发现了胶原蛋白IV支架。它们为上皮组织提供拉伸强度,束缚多种大分子和生长因子,并结合整联蛋白(细胞表面受体)。
在这方面,这些细胞外支架是一种“分子GPS”,Hudson说,“载满了细胞如何相互生长和交流的信息。” 然而,即使是细胞矩阵通信系统也可能“被炸毁”。他说,这就是糖尿病对肾脏和癌症对组织的作用。它扰乱了沟通。
在过去的45年中,Hudson和他的同事帮助定义了胶原蛋白IV支架的结构和功能。
结构单元分子是三股螺旋,三股股像绳子一样扭曲在一起。每个绳状链的一端用一小片氨基酸分子封闭,称为NC1“结构域”。当两个三螺旋分子的结构域结合在一起时,启动支架组装。
该论文的前三位作者Christopher Cummings博士,Vadim Pedchenko博士和Kyle Brown博士领导了当前的研究,该研究始于在结晶表面发现氯化物域。这让研究人员感到疑惑:氯化物是否可以调节胶原蛋白IV链组装成支架?
通过一系列实验,他们表明情况就是如此:细胞外部的胶原蛋白IV组装绝对需要氯化物。当氯化物与NC1结构域结合时,它会“引发开关”,通过诱导构象变化,使它们像拼图一样融合在一起。
由于这些结合基序遍布整个动物界,“我们推断开关是胶原蛋白IV支架装配的基本机制,”研究人员得出结论。
研究人员还表明,在果蝇中,支架组装被破坏,NC1结构域的基因发生突变。人类中的类似突变与中风和Alport疾病有关,Alport疾病是一种导致听力丧失和肺和肾损伤的遗传性疾病。
在该论文的一篇社论中,哈德森说这一发现“只是进入这种复杂细胞外机器的一小窗口。” 但有一天,他补充说,通过改变氯化物开关可能可以治疗某些基底膜疾病。
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