Но небольшая загадка окутывает тип специализированных механотрансдукторов — датчиков силы — лежащих в основе процесса, и то, как они могут ощущать силу и, впоследствии, преобразовывать ее в биологические функции, расположенные ниже по течению.Во время 60-го ежегодного собрания Биофизического общества, которое состоится в Лос-Анджелесе, Калифорния, 27 февраля — 2 марта 2016 г., Байлун Сяо, доцент Школы фармацевтических наук Университета Цинхуа в Пекине, Китай, поделится большим открытием. сделано при изучении того, как недавно идентифицированные механотрансдукторы функционируют на молекулярном уровне.«Механочувствительные каналы представляют собой класс ионных каналов, которые реагируют на стимуляцию механической силой и позволяют ионам входить в клетки или выходить из них», — пояснил Сяо. «Предполагается, что они служат ключевыми механотрансдукторами для механотрансдукции, но молекулярная идентичность механочувствительных катионных каналов у млекопитающих была неизвестна до тех пор, пока лаборатория доктора Ардема Пататпутиана не идентифицировала эволюционно консервативное семейство белков Piezo, включая Piezo1 и Piezo2. Научно-исследовательский институт Скриппса в 2010 году ".
С тех пор было показано, что пьезопротеины играют решающую роль в различных процессах механотрансдукции. «Piezo1, например, играет ключевую роль в измерении напряжения сдвига, связанного с кровотоком, и, следовательно, в контроле развития и функции сосудов», — сказал он. «У людей мутации генов Piezo1 или Piezo2 связаны с генетическими заболеваниями».Пьезо-белки представляют собой сложные трансмембранные белки, которые не обладают заметной гомологией последовательностей с каким-либо известным классом ионных каналов. «Эти особенности затрудняют изучение их взаимосвязи между структурой и функцией с использованием традиционных подходов сайт-направленного мутагенеза», — пояснил Сяо. «Работая в лаборатории Пататпутиана в качестве постдокторанта, мы ранее продемонстрировали, что белки Piezo1 образуют новый класс ионных каналов».
Эта работа была опубликована в журнале Nature в 2012 году, и Сяо был соавтором.Но фундаментальные вопросы остались без ответа, в том числе: как эти белки трехмерно организуются в механочувствительные каналы? Как они проводят ионы и реагируют на силовую стимуляцию?Создав собственную лабораторию в университете Цинхуа в Пекине, Сяо начал заниматься этими вопросами.
В статье, опубликованной группой в 2015 году в журнале Nature, вместе с коллегами из университета они сообщили о разрешении криоэлектронной микроскопии (крио-ЭМ) структуры полноразмерной мыши Piezo1.Теперь в статье, опубликованной в сети Neuron 25 февраля 2016 года, группа сообщает, что «функционально идентифицирует подлинные ионопроводящие поры и компоненты механотрансдукции», — сказал Сяо. «Наши результаты показывают, что белки Piezo1 состоят из отдельных и отдельных модулей, отвечающих за ионную проводимость, механическое восприятие силы и трансдукцию, чтобы скоординированно выполнять свою функцию сложных механочувствительных каналов».
По словам Сяо, это согласуется со структурной организацией этих функциональных модулей в уникальную трехлопастную винтообразную архитектуру Piezo1. «Наши исследования значительно продвинули наше механистическое понимание того, как этот эволюционно консервативный и физиологически важный класс механочувствительных каналов реагирует на механическую силу и, следовательно, проводит ионы для выполнения биологических функций», — добавил он.Что касается приложений, исследования его группы «помогают нам понять специализированные датчики силы, такие как ионные каналы Piezo1, которые играют критическую роль в развитии сосудов и функции клеток крови, что может позволить нам разрабатывать новые терапевтические препараты в будущем для лечения заболеваний, вызванных аномальными нарушениями. функции этих механотрансдукторов ", — сказал Сяо.
Затем Сяо и его группа планируют больше механистических исследований, чтобы лучше понять механочувствительные каналы и определить способы манипулирования их функциями. «В долгосрочной перспективе мы надеемся разработать новые терапевтические методы, нацеленные на эти механодатчики», — сказал он.