清华大学Nature发布离子通道研究新成果

来自清华大学的研究人员报告称，他们确定了哺乳动物机械敏感性Piezo1通道的结构。这一重要的研究成果发布在9月21日的《自然》（Nature）杂志上。

机械敏感性阳离子通道通过一个叫做机械力传导的过程，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。近期鉴别出的Piezo蛋白是后生动物中人们长期寻求的机械敏感性阳离子通道的一个成孔亚基。研究证实果蝇的Piezo基因与机械伤害感受有关。在脊椎动物中有两种Piezo蛋白：Piezo1和Piezo2。

在包括鱼类、鸟类、啮齿类动物和人类在内的脊椎动物中，Piezo2介导了轻触觉。相比之下，Piezo1在多种生理过程，包括感知血流剪切应力以正确形成血管，调控红细胞功能，及控制细胞迁移和分化中发挥广泛的作用。在人类，PIEZO1或PIEZO2突变与几种遗传病，包括脱水遗传性口形红细胞增多症、5型关节挛缩症、Gordon综合征及Marden–Walker综合征有关。这些研究发现表明了Piezo通道的功能重要性、病理相关性及作为治疗靶点的潜力。

尽管证实了Piezo蛋白的功能重要性，但目前对于它们的门控机制和三维（3D）结构却并不清楚。它们与所有已知的离子通道类型，如电压门控通道或配体门控通道、瞬时感受器电位(TRP)通道、原核生物机械敏感性通道或真核生物机械敏感性双孔钾离子通道，都没有显著的序列和结构同源性。哺乳动物Piezo包含了2,500个残基，预测有着许多的跨膜片段，形成了同源寡聚化通道复合物。但对于其化学计量、拓扑学、结构及与孔形成、力传感和调控相关的功能结构域却仍诱导解决。

在这篇Nature文章中作者们报告称，他们通过结合蛋白质工程、X-射线晶体学、单颗粒冷冻电子显微镜及活细胞免疫染色，获得了分辨率为4.8埃（Å）的全长（2,547个氨基酸）小鼠Piezo1 (Piezo1)的结构。由此提供了有关这类新型机械敏感性离子通道离子传导及门控机制的一些重要见解。