神秘蛋白质家族是细胞压力传感器

斯克里普斯研究中心的科学家发现了一个神秘的细胞蛋白家族，称为OSCA和TMEM63，是一种新型的机械敏感离子通道。

机械敏感离子通道将生物相关的物理力转化为生化信号。例如，植物对风、水流或物理障碍等环境信号的反应取决于机械诱导。在哺乳动物中，触觉、疼痛和血压是通过机械敏感的离子通道来调节的。虽然它们很重要，但是对于在植物和动物中执行这些功能的分子却知之甚少。

科学家们还破译了OSCA蛋白质家族成员的原子结构。这一进展将使他们能够研究这些离子通道如何完成它们的工作。这一信息对于确定机械感觉功能障碍在疾病中的作用至关重要。

OSCA蛋白作用的最初发现是由Swetha Murthy博士领导的，他是Ardem Patapoutian实验室的专业科学合作者，是一名医生，是斯克里普斯研究教授，也是霍华德休斯医学研究所的研究员。在她的新eLife研究中，Murthy和她的同事表明，OSCA通道不仅是压力敏感的离子通道，而且它们似乎随着生命的进化而保持其“机械敏感”的特征。

“我们想看看OSCA家族的15个不同成员和不同物种的机械敏感性是否得到保护，”Murthy说。

新的发现表明，这些离子通道的压力传感能力在OSCA通道的类型中确实是“保守的”。此外，虽然OSCA通道存在于植物中，但其相关蛋白TMEM63s在动物中也具有机械敏感性。

“这一发现将有助于在苍蝇和老鼠等模式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其他与机械感觉相关的疾病状态中的作用，”Murthy说。

这项后续研究由斯克里普斯研究公司的研究生塞巴斯蒂安乔克鲁兹(Sebastian Jojocruz)和Kei Saotome博士领导，并同时发表在eLife上。研究人员与安德鲁沃德(Andrew Ward)博士合作，使用一种叫做低温电子显微镜的成像技术来研究奥斯卡家族成员的结构细节，这种技术被称为OSCA1.2。

首先，对OSCA结构的观察表明，蛋白质的一部分可能足够靠近细胞膜，以检测膜张力，并将其转化为离子通道的其余部分。研究人员期待着研究这种压力传感过程的确切工作原理。

“通过揭示OSCA通道的第一张结构快照，我们提供了一个有价值的起点，揭示了整个生物学中普遍存在的力感觉机制的细节，”Saotome说。

“在分子水平上研究力是一个困难的现象，所以未来的研究将需要创新和多学科的方法，”沃德补充说。例如，由合著者牛津大学哲学博士艾利克斯崔和马克桑瑟姆进行的OSCA1.2的分子动力学模拟提供了关于脂质在通道功能中的作用的有吸引力的线索。

Saotome和Jojocruz说，看到OSCA的结构与称为TMEM16的不相关蛋白家族的结构如此相似，特别是在跨膜区，这是“令人惊讶的”。TMEM16在膜生物学中具有不同的功能，包括作为离子通道和细胞膜的操纵器。因此，结构相似性可能表明这种蛋白质结构负责比以前认为的更多的生物功能。

“下一步将是确定这些蛋白质在植物和动物中的生理功能，”Murthy说。

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