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Scripps Research的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，一種稱(chēng)為OSCA和TMEM63的神秘細(xì)胞蛋白家族是一類(lèi)新型的機(jī)械敏感離子通道。

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

科學(xué)家還破譯了OSCA蛋白家族中一個(gè)成員的原子結(jié)構(gòu)，這一進(jìn)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(duì)于確定機(jī)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(xué)研究所的研究員Ardem Patapoutian實(shí)驗(yàn)室的專(zhuān)業(yè)科學(xué)合作者Swetha Murthy博士領(lǐng)導(dǎo)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(jī)械敏感”特性。

Murthy說(shuō)：“我們想了解機(jī)械敏感特性是否在OSCA家族的15個(gè)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(yīng)能力確實(shí)在OSCA通道類(lèi)型中“保持”。此外，雖然OSCA通道存在于植物中，但它們?cè)趧?dòng)物中的相關(guān)蛋白TMEM63s也具有機(jī)械敏感性。

Murthy說(shuō)：“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?cè)谌祟?lèi)生物過(guò)程和與機(jī)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(xué)位博士Kei Saotome領(lǐng)導(dǎo)了一項(xiàng)后續(xù)研究，該研究同時(shí)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(chēng)為冷凍電子顯微鏡的成像技術(shù)來(lái)研究OSCA系列成員OSCA1.2的結(jié)構(gòu)細(xì)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(xì)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(zhǔn)確調(diào)查這種壓力感應(yīng)過(guò)程的工作原理。

Saotome說(shuō)：“通過(guò)揭示OSCA通道的第一個(gè)結(jié)構(gòu)快照，我們提供了一個(gè)寶貴的起點(diǎn)，以揭示整個(gè)生物學(xué)中普遍存在的力覺(jué)機(jī)制的細(xì)節(jié)�！�

Ward補(bǔ)充說(shuō)：“在分子水平上研究是一種困難的現(xiàn)象，因此未來(lái)的研究將需要?jiǎng)?chuàng)新和多學(xué)科的方法�！� 例如，牛津大學(xué)DPhil的合著者Alex Tsui和Mark Sansom進(jìn)行的OSCA1.2分子動(dòng)力學(xué)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(shuō)，看到OSCA結(jié)構(gòu)與不相關(guān)的稱(chēng)為T(mén)MEM16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(xué)中具有多種作用，包括作為離子通道和細(xì)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(rèn)為的負(fù)責(zé)更多的生物學(xué)功能。

Murthy說(shuō)：“下一步將是確定這些蛋白質(zhì)在動(dòng)植物中的生理作用�！�