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研究人员在细胞对机械刺激的反应中发现了两种

2019-05-08 20:45:06 市场调查139℃

  研究人员在细胞对机械刺激的反应中发现了两种蛋白质

  2010年9月3日

  结果可能导致疼痛,耳聋和心脏功能的新治疗方法斯克里普斯研究所的科学家已经确定了两种蛋白质,这些蛋白质有可能成为研究各种健康问题的重要目标,包括疼痛,耳聋,心脏和肾脏功能障碍。

   于2010年9月2日发表在Science Express的高级在线版科学快讯上。在该研究中,斯克里普斯研究科学家确定了两种蛋白质,他们将希腊语称为“压力”的Piezo1和Piezo2命名为“压力”。参与机械刺激的细胞反应。 “我们对这一发现感到非常兴奋,”斯克里普斯研究教授Ardem Patapoutian说。 “Piezo1和Piezo2可能在许多生物系统和疾病中具有关键功能。研究各种领域的科学家 - 疼痛和触觉,听觉,感知血压等 - 长期以来一直在寻找这些类型的蛋白质。“”一般来说,我们的工作重点是哺乳动物如何感知物理刺激例如温度和压力,“研究助理Bertrand Coste是Patapoutian实验室的博士后研究员,也是该论文的第一作者。 “在过去的10到15年间,Ardem Patapoutian的实验室和其他人已经描述了离子通道,快速信号传导蛋白质,这些蛋白质由温度变化激活并且是热敏感所需要的。但是,直到现在我们还不知道身份感受力或压力的蛋白质。“力量与我们同在。力量转导在生理学中发挥着至关重要和广泛的作用。在哺乳动物中,胚胎发育,触觉,疼痛,听觉和肺部生长是机械转导调节的生物过程之一在植物中,机械力强烈地影响生长,并且纤毛虫等单细胞生物体感觉到触觉并且响应方向改变方向。许多组已经观察到机械激活的阳离子电流,通过直接在细胞膜上施加压力而产生的细胞中的离子通量。这些通量导致通过在单电池级记录检测到的电流,并且具有由正电流携带的特性离子,如钙(Ca2 +),钠(Na +)和钾(K +)。据推测,Patapoutian的研究小组认为,离子通道必须通过操作将机械力转换为化学信号。但是,没有发现脊椎动物机械激活的阳离子通道。因此该小组在过去三年中一直在研究这些离子的确切身份。确定负责任蛋白质的工作为了识别机械转导中涉及的蛋白质,研究小组筛选了几种表达机械激活电流的细胞系,这些细胞系与原代细胞相似,通过测试不同的细胞系 - 常用的永生化细胞进行筛选。通过实验室研究体外的许多生物过程 - 用于表达机械激活的电流。屏幕包括记录通过施加压力激活的单个细胞中的电流。一旦识别出表达最一致的机械激活电流的细胞系,Patapoutian实验室继续进行生成列表的任务来自细胞的候选机械激活离子通道。为此,Patapoutian实验室使用微阵列搜索转录本,RNA带有转录代码。作为一个起点,该团队确定了近450个候选基因,并根据已知的基因将它们优先考虑为约100个。相关故事研究人员利用“自杀基因”设计干细胞以诱导除β细胞以外的所有细胞死亡基因治疗恢复先天性遗传性耳聋小鼠的听力药物组合可成为转移性肾癌的一线治疗每个候选人都使用siRNA敲低,一种分子生物学技术进行测试用于抑制靶基因的表达。在该过程中,小序列的RNA选择性地针对RNA信使,导致其降解,从而抑制蛋白质的产生。压电Piezo1(最初称为Fam38A)导致机械激活电流明显减少。许多动物,植物和其他真核物种含有单一的Piezo。脊椎动物有两个成员,Piezo1和Piezo2。“由于屏幕的速度相对较慢,屏幕可能是最具挑战性的一步”。科斯特说。 “我们使用膜片钳电生理学测试了每个候选物,这是一种耗时的技术。但这也是该项目的优势,因为该技术直接测定了机械转导过程,导致很少的假阳性。通常用于研究离子通道或在诸如神经元的可兴奋细胞中记录电信号的膜片钳记录通过允许使用通过微米步骤移动的探针对细胞进行精细机械刺激的系统来补充。开设新研究领域接下来,实验室团队进行了一项表达研究,以了解更多关于这两种蛋白质的信息。 “我们鉴定了一种编码蛋白质的基因,该蛋白质在感知触摸和压力中起重要作用”。科斯特解释道。 “将该DNA序列插入表达载体中,这是一种分子生物学工具,允许我们将其引入细胞系,导致蛋白质在异源系统中表达以研究其功能。”通过这项过度表达研究,科学家们发现Piezo1和Piezo2都能诱发大的机械激活电流。最后,为了表征感知触觉和疼痛的神经元内的Piezo2表达,实验室团队在成年小鼠背根神经节切片上进行了原位杂交。 Piezo2在背根神经节神经元的子集中表达,其也表达外周蛋白和神经丝200,机械感觉神经元中存在标记物。通过在这些神经元中使用siRNA敲除并测试机械灵敏度,研究小组得出结论,Piezo2是快速适应背根神经节神经元中机械激活电流所必需的。“参与机械转导的Piezo家族的鉴定是第一步我们希望能够开展许多研究,“科斯特说。 “组织中Piezo1和Piezo2蛋白的广泛表达模式将触发在各种机械敏感器官如肾,肺或耳中探索Piezo生理功能。”资料来源:斯克里普斯研究所

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