Forskere får det første fuldstændige kig på protein bag følesansen

Forskere ved The Scripps Research Institute (TSRI) har løst mysteriet om strukturen af ​​Piezo1, et medlem af en familie af proteiner, der omdanner fysiske stimuli såsom berøring eller blodgennemstrømning til kemiske signaler. Fundene, offentliggjort i dag i tidsskriftet Natur , pege på vejen til målretning mod sygdomme, hvor Piezo1 er muteret, såsom dehydreret arvelig stomatocytose og medfødt lymfødem.

"Denne struktur giver en grundlæggende forståelse af, hvordan proteiner fornemmer mekanisk kraft, og vil kaste lys over områder i Piezo1, der kan målrettes ved hjælp af små molekyler eller antistoffer, " siger Ardem Patapoutian, PhD, en TSRI -professor og Howard Hughes Medical Institute -efterforsker, som ledte den nye undersøgelse sammen med TSRI professor Andrew Ward, PhD.

Piezo1, og det nært beslægtede Piezo2-protein, blev opdaget i Patapoutian Lab i 2010. Piezoer er kendt som en ionkanal - de lader ioner gennem en pore som reaktion på en mekanisk stimulus (alias berøring). Disse proteiner er fundet i forskellige celletyper og har allerede vist sig at være centrale aktører inden for sensorisk neurobiologi og vaskulær fysiologi.

Indtil nu, imidlertid, forskere vidste ikke, hvordan Piezo1 så ud på det strukturelle niveau, dvs. hvordan dens dele hænger sammen.

Den nye undersøgelse, udført med en højopløsnings billedbehandlingsteknik kaldet kryo-elektronmikroskopi (cryoEM), viser, at Piezo1 består af tre buede "blade", der kredser om en central pore. Forskerne mener, at disse klinger bevæger sig som reaktion på mekanisk kraft, som åbner og lukker poren for at slippe ioner igennem for at sende signalet til at kommunikere berøring.

En bjælkelignende struktur fungerer som rygraden for hvert blad. Et "ankerdomæne" omgiver poren, hvor knivene møder midten.

"Det er en smuk struktur, " siger Patapoutian. "De funktioner, der er identificeret i denne undersøgelse, giver os fristende fingerpeg om, hvordan denne ionkanal ville føle og reagere på membranspænding."

Ward siger, at Piezo1-strukturen er unik, fordi den ser ud til at være et "alt-i-ét" protein, hvilket betyder, at den ikke behøver at forbinde sig med andre proteiner eller cellestrukturer for at udføre sit arbejde med at sende et signal.

Det næste trin i denne forskning er at undersøge Piezo1's overordnede arkitektur og bestemme, hvordan hvert stykke fungerer. Forskere håber at se på dette protein i forskellige konformationer udover den lukkede konformation set i den aktuelle undersøgelse.

"Dette giver os en god mulighed for at undersøge, hvordan kraftfornemmelse, eller transduktion, virker virkelig, "siger Kei Saotome, PhD, TSRI-forsker og førsteforfatter af det nye studie.