Scripps Research的科學家發(fā)現(xiàn)，一種稱為OSCA和TMEM63的神秘細胞蛋白家族是一類新型的機械敏感離子通道。

機械敏感離子通道將生物學相關(guān)的物理力轉(zhuǎn)換為生化信號。例如，植物對諸如風，水流或物理障礙之類的環(huán)境線索的響應取決于機械傳感。在哺乳動物中，觸感，疼痛感和血壓調(diào)節(jié)是通過機械敏感性離子通道進行的。盡管它們很重要，但對于在植物和動物中執(zhí)行這些功能的分子知之甚少。

科學家還破譯了OSCA蛋白家族中一個成員的原子結(jié)構(gòu)，這一進展將使他們能夠研究這些離子通道如何發(fā)揮作用，這些信息對于確定機械傳感功能障礙如何在疾病中發(fā)揮作用至關(guān)重要。

發(fā)現(xiàn)OSCA蛋白作用的最初工作是由Scripps研究教授，霍華德·休斯醫(yī)學研究所的研究員Ardem Patapoutian實驗室的專業(yè)科學合作者Swetha Murthy博士領(lǐng)導的。在她的新的eLife研究中，Murthy和她的同事表明OSCA通道不僅是壓力敏感離子通道，而且隨著生命的發(fā)展，它們似乎保持了其“機械敏感”特性。

Murthy說：“我們想了解機械敏感特性是否在OSCA家族的15個不同成員以及不同物種中得到了保留�！�

新發(fā)現(xiàn)表明，這些離子通道的壓力感應能力確實在OSCA通道類型中“保持”。此外，雖然OSCA通道存在于植物中，但它們在動物中的相關(guān)蛋白TMEM63s也具有機械敏感性。

Murthy說：“這一發(fā)現(xiàn)將有助于在果蠅和小鼠等模型生物中研究這些通道，并有助于確定它們在人類生物過程和與機械傳感有關(guān)的其他疾病狀態(tài)中的作用�！�

研究生塞巴斯蒂安·喬霍亞·克魯茲（Sebastian Jojoa Cruz）和斯克里普斯研究（Scripps Research）的博士學位博士Kei Saotome領(lǐng)導了一項后續(xù)研究，該研究同時發(fā)表在eLife上。研究人員與安德魯·沃德（Andrew Ward）教授合作，使用了一種稱為冷凍電子顯微鏡的成像技術(shù)來研究OSCA系列成員OSCA1.2的結(jié)構(gòu)細節(jié)。

首次觀察OSCA的結(jié)構(gòu)表明，蛋白質(zhì)的一部分可能位于足夠靠近細胞膜的位置，以感知膜張力并將該張力轉(zhuǎn)化為離子通道的其余部分。研究人員期待準確調(diào)查這種壓力感應過程的工作原理。

Saotome說：“通過揭示OSCA通道的第一個結(jié)構(gòu)快照，我們提供了一個寶貴的起點，以揭示整個生物學中普遍存在的力覺機制的細節(jié)�！�

Ward補充說：“在分子水平上研究是一種困難的現(xiàn)象，因此未來的研究將需要創(chuàng)新和多學科的方法。” 例如，牛津大學DPhil的合著者Alex Tsui和Mark Sansom進行的OSCA1.2分子動力學模擬提供了有關(guān)脂質(zhì)在通道功能中作用的誘人線索。

Saotome和Jojoa Cruz說，看到OSCA結(jié)構(gòu)與不相關(guān)的稱為TMEM16的蛋白質(zhì)家族的結(jié)構(gòu)有多相似，尤其是在跨膜結(jié)構(gòu)域中，這真是令人震驚。TMEM16s在膜生物學中具有多種作用，包括作為離子通道和細胞膜操縱劑。因此，結(jié)構(gòu)相似性可能表明這種蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)比以前認為的負責更多的生物學功能。

Murthy說：“下一步將是確定這些蛋白質(zhì)在動植物中的生理作用。”