Nature等两篇文章发现离子通道的重要作用

【字体: www.ebiotrade.com 时间:2010年03月18日 来源:生物通

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  1991年科学家Erwin Neher和Bert Sakman由于发现了细胞膜上的离子通道,获得了当年的诺贝尔生理学奖,随着时间的推移,我们对于离子通道的了解也越来越多,但是仍然存在一些不解之谜,近期两项研究在这些方面又获得了一些成果。

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生物通报道:离子通道是细胞调节相应物质进出细胞的速度,来实现细胞的需要,完成相应的功能的重要工具,细胞对几种无机离子(Na+、K+、Ca2+、H+等)进出的管理,甚至涉及到生命的根基以及某些疾病的机制,比如神经冲动的产生、心脏的节律性跳动、肌肉细胞的收缩、能量的生成(ATP)等等。

1991年科学家Erwin Neher和Bert Sakman由于发现了细胞膜上的离子通道,获得了当年的诺贝尔生理学奖,随着时间的推移,我们对于离子通道的了解也越来越多,但是仍然存在一些不解之谜,近期两项研究在这些方面又获得了一些成果。

来自霍德华休斯医学院,加州大学圣地亚哥分校的研究人员发现了控制咸味感受的钠离子通道:ENaC,这一研究成果公布在Nature杂志上。

哺乳动物不喜欢高浓度的盐,但却被低浓度的钠所吸引。对小鼠来说,后一种行为能被离子通道抑制药物“氨氯吡脒”阻断。研究人员通过基因工程方法使其味觉受体神经元中失去该药物的目标钠离子通道“ENaC”的小鼠,这些小鼠既不能感受盐,也没有对钠味道的反应。

研究人员认为对钠的感受,就像其他四个味觉形态(甜味、酸味、苦味和鲜味)一样,是由专门的味觉受体细胞调控的。不过因为钠的感受在灵长类中对“氨氯吡脒”是不敏感的,所以这一发现与我们感觉咸味(盐)的能力有什么关系仍不清楚。

另外一篇文章中,研究人员发现了离子通道TRPC1在血管发育过程中的重要作用,他们用斑马鱼作为血管生成的活体研究模型,发现下调离子通道TRPC1可以显著的影响顶端血管内皮细胞的迁移、增殖和丝状伪足的伸展,从而导致血管生成的缺陷。

TRPC通道是钙离子的非选择性正离子渗透通路,这些通道在神经发育过程中十分重要,包括干细胞增殖、小脑颗粒细胞的存活、神经元形态发生和突触的发生。

人体在发育过程和许多疾病状态下都伴随着大量的血管生成,因此了解血管生成的分子机理具有非常重要的生理和病理意义。在这篇文章中,研究人员利用斑马鱼作为血管生成的活体研究模型,发现下调离子通道TRPC1可以显著的影响顶端血管内皮细胞的迁移、增殖和丝状伪足的伸展,从而导致血管生成的缺陷。

研究人员进一步的研究还发现TRPC1对于过表达血管内皮生长因子(VEGF)所导致的异常血管生成和胞外信号调节激酶(ERK)磷酸化的升高是必需的,表明TRPC1是通过介导VEGF的作用来影响血管生长的。这一研究首次利用活体模型揭示了TRPC1对于血管生成的重要作用,同时也暗示TRPC1可能可以用作治疗病理性血管生成的药物靶点。

另外我国科学家在TRPC通道研究方面还在大脑发育中的功能获得了新成果,研究人员应用生长锥转向分析法,在大量分子生物学实验的基础上,首次观察到神经纤维外的导向因子“脑原性神经营养因子”(BDNF)通过打开“瞬间受体电位通道”(TRPC),导致生长锥内的钙离子浓度增加。钙是促使神经元生长必需的重要物质,这样一个过程引导了神经纤维朝“脑原性神经营养因子”(BDNF)浓度高的一侧生长,从而影响到神经纤维的生长方向。这项工作阐明了“脑原性神经营养因子”(BDNF)激发钙离子内流信号转导的一个重要环节,揭示了“瞬间受体电位通道”(TRPC)的新功能。

(生物通:万纹)

原文摘要:

The cells and peripheral representation of sodium taste in mice

Salt taste in mammals can trigger two divergent behavioural responses. In general, concentrated saline solutions elicit robust behavioural aversion, whereas low concentrations of NaCl are typically attractive, particularly after sodium depletion1, 2, 3, 4, 5. Notably, the attractive salt pathway is selectively responsive to sodium and inhibited by amiloride, whereas the aversive one functions as a non-selective detector for a wide range of salts1, 2, 3, 6, 7, 8, 9. Because amiloride is a potent inhibitor of the epithelial sodium channel (ENaC), ENaC has been proposed to function as a component of the salt-taste-receptor system1, 3, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14. Previously, we showed that four of the five basic taste qualities—sweet, sour, bitter and umami—are mediated by separate taste-receptor cells (TRCs) each tuned to a single taste modality, and wired to elicit stereotypical behavioural responses5, 15, 16, 17, 18. Here we show that sodium sensing is also mediated by a dedicated population of TRCs. These taste cells express the epithelial sodium channel ENaC19, 20, and mediate behavioural attraction to NaCl. We genetically engineered mice lacking ENaCα in TRCs, and produced animals exhibiting a complete loss of salt attraction and sodium taste responses. Together, these studies substantiate independent cellular substrates for all five basic taste qualities, and validate the essential role of ENaC for sodium taste in mice.

 

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