Nature子刊里程碑成果:“第六感”蛋白
日期:2015-11-11 09:21:54
閉上眼睛我們也能摸到自己的鼻尖,這多虧了人體的本體感覺(proprioception)。這種感覺是正常行動和保持平衡的基礎,比如步行。
數十年以來,生物學家一直在神經末端尋找介導本體感覺的關鍵蛋白,這種蛋白能夠將肌肉拉伸轉化為本體感覺的神經信號。現在Scripps研究所(TSRI)的科學家們獲得了突破性成果,他們發現這種關鍵蛋白就是Piezo2。相關論文發表在十一月九日的Nature Neuroscience雜志上。
“觸覺和本體感覺居然使用同樣的感受蛋白,這令我們感到非常驚訝,”領導這項研究的Ardem Patapoutian教授說。Patapoutian的研究團隊致力于鑒定和分析感覺轉換蛋白,過去十五年他們已經找到了感受冷、熱和痛覺的蛋白。Patapoutian等人去年發表的研究顯示,Piezo2是小鼠一般性觸覺的主要感受蛋白。
研究人員建立了轉基因小鼠,在脊椎里(包括觸覺神經元和其他感覺神經元)關閉了Piezo2的活性。這些小鼠出現了嚴重的觸覺應答缺陷,此外“它們行走也有些異常,這說明有些本體感覺神經元也受到了影響,”文章的第一作者Seung-Hyun Woo說。
研究人員從小鼠體內分離本體感覺神經元,并且測試這些神經元對機械壓力的電應答。這些神經元具有機械力激活的離子通道蛋白,當周圍神經或細胞膜因為局部肌肉拉伸而發生扭曲的時候,離子通道就會打開,離子流入并觸發神經沖動。研究人員發現,本體感覺神經元上的主要離子通道蛋白并不是選擇性鈉離子通道蛋白,這些離子通道的性能實際上與Piezo2一致。
進一步研究表明,小鼠本體感覺神經元及其嵌入肌肉的神經末端的確表達Piezo2。研究人員在小鼠出生后不久關閉本體感覺神經元的Piezo2生產,結果這些動物的行走和肢體定位表現出嚴重的異常。正常小鼠腿部的肌肉組織會在應答肌肉拉伸時產生很強的神經信號,但缺乏Piezo2的小鼠幾乎不生成神經信號。
這項研究是神經學領域的一個里程碑,可以幫助人們更好的理解一些與本體感知有關的人類疾病。
上一篇: 2型糖尿病發展的關鍵分子
下一篇: PNAS:跟隨諾獎腳步解析DNA修復