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(dòng)和保持平衡的基礎(chǔ),比如步行。
數(shù)十年以來,生物學(xué)家一直在神經(jīng)末端尋找介導(dǎo)本體感覺的關(guān)鍵蛋白,這種蛋白能夠?qū)⒓∪饫燹D(zhuǎn)化為本體感覺的神經(jīng)信號(hào)?,F(xiàn)在Scripps研究所(TSRI)的科學(xué)家們獲得了突破性成果,他們發(fā)現(xiàn)這種關(guān)鍵蛋白就是Piezo2。相關(guān)論文發(fā)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(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的Ardem Patapoutian教授說。Patapoutian的研究團(tuán)隊(duì)致力于鑒定和分析感覺轉(zhuǎn)換蛋白,過去十五年他們已經(jīng)找到了感受冷、熱和痛覺的蛋白。Patapoutian等人去年發(fā)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(zhuǎn)基因小鼠,在脊椎里(包括觸覺神經(jīng)元和其他感覺神經(jīng)元)關(guān)閉了Piezo2的活性。這些小鼠出現(xiàn)了嚴(yán)重的觸覺應(yīng)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(jīng)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(nèi)分離本體感覺神經(jīng)元,并且測(cè)試這些神經(jīng)元對(duì)機(jī)械壓力的電應(yīng)答。這些神經(jīng)元具有機(jī)械力激活的離子通道蛋白,當(dāng)周圍神經(jīng)或細(xì)胞膜因?yàn)榫植考∪饫於l(fā)生扭曲的時(shí)候,離子通道就會(huì)打開,離子流入并觸發(fā)神經(jīng)沖動(dòng)。研究人員發(fā)現(xiàn),本體感覺神經(jīng)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(shí)際上與Piezo2一致。
進(jìn)一步研究表明,小鼠本體感覺神經(jīng)元及其嵌入肌肉的神經(jīng)末端的確表達(dá)Piezo2。研究人員在小鼠出生后不久關(guān)閉本體感覺神經(jīng)元的Piezo2生產(chǎn),結(jié)果這些動(dòng)物的行走和肢體定位表現(xiàn)出嚴(yán)重的異常。正常小鼠腿部的肌肉組織會(huì)在應(yīng)答肌肉拉伸時(shí)產(chǎn)生很強(qiáng)的神經(jīng)信號(hào),但缺乏Piezo2的小鼠幾乎不生成神經(jīng)信號(hào)。
這項(xiàng)研究是神經(jīng)學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)里程碑,可以幫助人們更好的理解一些與本體感知有關(guān)的人類疾病。