科学家发现神秘的蛋白质家族是细胞压力传感器

Scripps Research的科学家发现，一种称为OSCA和TMEM63的神秘细胞蛋白家族是一类新型的机械敏感离子通道。

机械敏感离子通道将生物学相关的物理力转换为生化信号。例如，植物对诸如风，水流或物理障碍之类的环境线索的响应取决于机械传感。在哺乳动物中，触感，疼痛感和血压调节是通过机械敏感性离子通道进行的。尽管它们很重要，但对于在植物和动物中执行这些功能的分子知之甚少。

科学家还破译了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发挥作用，这些信息对于确定机械传感功能障碍如何在疾病中发挥作用至关重要。

发现OSCA蛋白作用的最初工作是由Scripps研究教授，霍华德·休斯医学研究所的研究员Ardem Patapoutian实验室的专业科学合作者Swetha Murthy博士领导的。在她的新的eLife研究中，Murthy和她的同事表明OSCA通道不仅是压力敏感离子通道，而且随着生命的发展，它们似乎保持了其“机械敏感”特性。

Murthy说：“我们想了解机械敏感特性是否在OSCA家族的15个不同成员以及不同物种中得到了保留。”

新发现表明，这些离子通道的压力感应能力确实在OSCA通道类型中“保持”。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。

Murthy说：“这一发现将有助于在果蝇和小鼠等模型生物中研究这些通道，并有助于确定它们在人类生物过程和与机械传感有关的其他疾病状态中的作用。”

研究生塞巴斯蒂安·乔霍亚·克鲁兹（Sebastian Jojoa Cruz）和斯克里普斯研究（Scripps Research）的博士学位博士Kei Saotome领导了一项后续研究，该研究同时发表在eLife上。研究人员与安德鲁·沃德（Andrew Ward）教授合作，使用了一种称为冷冻电子显微镜的成像技术来研究OSCA系列成员OSCA1.2的结构细节。

首次观察OSCA的结构表明，蛋白质的一部分可能位于足够靠近细胞膜的位置，以感知膜张力并将该张力转化为离子通道的其余部分。研究人员期待准确调查这种压力感应过程的工作原理。

Saotome说：“通过揭示OSCA通道的第一个结构快照，我们提供了一个宝贵的起点，以揭示整个生物学中普遍存在的力觉机制的细节。”

Ward补充说：“在分子水平上研究是一种困难的现象，因此未来的研究将需要创新和多学科的方法。” 例如，牛津大学DPhil的合著者Alex Tsui和Mark Sansom进行的OSCA1.2分子动力学模拟提供了有关脂质在通道功能中作用的诱人线索。

Saotome和Jojoa Cruz说，看到OSCA结构与不相关的称为TMEM16的蛋白质家族的结构有多相似，尤其是在跨膜结构域中，这真是令人震惊。TMEM16s在膜生物学中具有多种作用，包括作为离子通道和细胞膜操纵剂。因此，结构相似性可能表明这种蛋白质结构比以前认为的负责更多的生物学功能。

Murthy说：“下一步将是确定这些蛋白质在动植物中的生理作用。”

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