清华大学Nature发布离子通道研究新成果

　　

生物通报道   来自清华大学的研究人员报告称，他们确定了哺乳动物机械敏感性Piezo1通道的结构。这一重要的研究成果发布在9月21日的《自然》（Nature）杂志上。

清华大学的杨茂君（Maojun Yang）教授、肖百龙（Bailong Xiao）研究员及高宁（Ning Gao）研究员是这篇论文的共同通讯作者。

机械敏感性阳离子通道通过一个叫做机械力传导的过程，在将机械刺激转化为各种生物活动，如触觉、听觉和血压调控中起着重要的作用。近期鉴别出的Piezo蛋白是后生动物中人们长期寻求的机械敏感性阳离子通道的一个成孔亚基。研究证实果蝇的Piezo基因与机械伤害感受有关。在脊椎动物中有两种Piezo蛋白：Piezo1和Piezo2。

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在包括鱼类、鸟类、啮齿类动物和人类在内的脊椎动物中，Piezo2介导了轻触觉。相比之下，Piezo1在多种生理过程，包括感知血流剪切应力以正确形成血管，调控红细胞功能，及控制细胞迁移和分化中发挥广泛的作用。在人类，PIEZO1或PIEZO2突变与几种遗传病，包括脱水遗传性口形红细胞增多症、5型关节挛缩症、Gordon综合征及Marden–Walker综合征有关。这些研究发现表明了Piezo通道的功能重要性、病理相关性及作为治疗靶点的潜力。

尽管证实了Piezo蛋白的功能重要性，但目前对于它们的门控机制和三维（3D）结构却并不清楚。它们与所有已知的离子通道类型，如电压门控通道或配体门控通道、瞬时感受器电位(TRP)通道、原核生物机械敏感性通道或真核生物机械敏感性双孔钾离子通道，都没有显著的序列和结构同源性（延伸阅读：著名华人院士伉俪Cell新文章解析离子通道 ）。哺乳动物Piezo包含了2,500个残基，预测有着许多的跨膜片段，形成了同源寡聚化通道复合物。但对于其化学计量、拓扑学、结构及与孔形成、力传感和调控相关的功能结构域却仍诱导解决。

在这篇Nature文章中作者们报告称，他们通过结合蛋白质工程、X-射线晶体学、单颗粒冷冻电子显微镜及活细胞免疫染色，获得了分辨率为4.8埃（Å）的全长（2,547个氨基酸）小鼠Piezo1 (Piezo1)的结构。由此提供了有关这类新型机械敏感性离子通道离子传导及门控机制的一些重要见解。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Architecture of the mammalian mechanosensitive Piezo1 channel

Piezo proteins are evolutionarily conserved and functionally diverse mechanosensitive cation channels. However, the overall structural architecture and gating mechanisms of Piezo channels have remained unknown. Here we determine the cryo-electron microscopy structure of the full-length (2,547 amino acids) mouse Piezo1 (Piezo1) at a resolution of 4.8 Å. Piezo1 forms a trimeric propeller-like structure (about 900 kilodalton)……

作者简介：

杨茂君 博士

教授、博导

1995－1999    吉林大学，学士
1999－2003   中国协和医科大学，博士
2003－2004    德国吕贝克大学，高级访问学者
2004－2008    美国西南医学中心，博士后
2008－至今     清华大学生命科学学院，教授、博导

主要科研领域与方向
本实验室主要围绕与传染病、癌症等人类重大疾病发生息息相关的可溶性蛋白及膜蛋白进行结构与功能研究，以及针对这些蛋白质的高分辨晶体结构为基础的小分子化合物筛选及设计。近年来主要在细胞感应外界信号以及物质跨膜转运，蛋白质泛素化调控两个方面得到了部分研究成果。

肖百龙

清华大学医学院 研究员、博士生导师

教育经历：
2001年9月-2006年12月： 博士， 加拿大卡尔加里大学（University of Calgary）, 生理及生物物理学系，心血管分子生物学专业
1997年9月-2001年6月： 学士，中山大学，生物化学专业

工作经历：
2013年1月至今：研究员，博士生导师，清华大学医学院药学系,
2013年1月至今：研究员，清华大学-北京大学生命科学联合中心
2007年1月-2012年12月：博士后，美国斯克利普斯研究所 (The Scripps Research Institute)

实验室主要研究方向：
着重对包括温度激活型的Transient Receptor Potential (TRP) 通道 和Calcium Release Activated Calcium (CRAC) 通道，以及最新鉴定出来的机械力激活型的Piezo通道的结构功能关系以及它们的生理学和病理学意义进行研究。

高宁

研究员，博士生导师

2000  学士  北京大学生物化学及分子生物学系
2006  博士  纽约州立大学Albany分校生物医学
2006-2008   博士后 Howard Hughes Medical Institute, Wadsworth Center, and Columbia University Medical Center
2008年11月--至今   研究员  清华大学生命科学学院

主要研究领域与方向
运用冷冻电镜三维重构技术和生物化学及分子生物学手段进行生物大分子复合物的结构与功能研究。实验室现有的工作重点包括原核和真核核糖体体内组装的机制和调控以及蛋白翻译的调控机制研究。