MEC-2E亚型通过C端大片段完全修复线虫触觉缺陷的机制研究

本研究针对线虫触觉感受器蛋白MEC-2的功能亚型选择难题，通过基因组学与分子生物学手段，首次证实含长C端的MEC-2E亚型是修复mec-2突变体触觉缺陷的关键功能异构体。研究不仅纠正了长期以来对MEC-2A亚型的错误认知，更为SPFH蛋白家族功能研究提供了新范式，对理解人类podocin相关肾病机制具有重要启示。

　　

在生命科学领域，机械感受机制一直是令人着迷的研究课题。线虫作为模式生物，其简单的神经系统为研究触觉传导提供了理想模型。然而长期以来，关于线虫触觉感受关键蛋白MEC-2的功能亚型存在认知偏差——先前认为MEC-2A是主要功能亚型，但这一假设缺乏直接实验证据。更复杂的是，人类肾病相关蛋白podocin与MEC-2高度同源，但两者功能关系尚不明确。这些知识空白使得建立准确的疾病模型面临挑战。

针对这些问题，匈牙利科学院-塞梅尔维斯大学肾病遗传学研究组（MTA-SE Lendület Nephrogenetic Research Group）的研究团队在《Scientific Reports》发表重要成果。通过系统分析mec-2基因的17种预测异构体，研究人员首次揭示含764个氨基酸C端片段的MEC-2E亚型才是修复触觉缺陷的关键功能分子。这一发现不仅修正了领域认知，更为理解SPFH蛋白家族（stomatin, prohibitin, flotillin, HflK/C）的功能多样性提供了新视角。

研究采用MosSCI单拷贝插入技术结合基因枪转化，构建了包含17.5kb基因组片段的转基因线虫。通过定量PCR验证转录本表达，采用盲法触觉测试（猫须/眉毛刺激）评估表型修复，并利用AlphaFold3预测蛋白结构。化学趋向性实验采用改良的Margie法，在四种气味分子（二乙酰、吡嗪、丁酮、辛醇）刺激下评估行为学变化。

研究结果部分：
"Neither podocin, nor MEC-2A rescue touch insensitivity"
实验证实人类podocin和MEC-2A均无法修复mec-2(u37)突变体的触觉缺陷。即使采用T2A序列切除荧光标签或通过MosSCI实现单拷贝整合，仍无表型修复效果，颠覆了MEC-2A是功能亚型的传统认知。

"Identification of the functional MEC-2 isoform"
17.5kb基因组片段成功修复表型后，研究人员从9种表达异构体中锁定MEC-2E为关键分子。该亚型含1239个氨基酸，其C端长度是MEC-2A的两倍。截断实验显示C端最后1/3片段（p.P1026*突变）会完全丧失修复能力，证实该区域不可或缺。

"Structural model of MEC-2E C-terminal segment"
AlphaFold3预测显示，MEC-2E的C端（1027-1239aa）在单体中呈非结构化，但在四聚体中形成螺旋"支撑"结构，可能通过增强PHB结构域的多聚化来稳定机械敏感通道复合体。这一发现与近期冷冻电镜解析的SPFH家族蛋白结构相呼应。

"The role of mec-2/MEC-2 in chemotaxis"
与既往研究相反，实验未发现mec-2突变体对四种气味分子存在显著化学趋向性缺陷。改良的Margie法（限定计数半径）和"棒上嗅闻"测试均证实，mec-2(u37)和mec-2(e75)突变体的趋化反应与野生型无统计学差异。

这项研究具有多重重要意义：首先，确立MEC-2E为触觉传导的核心功能亚型，解决了领域内长期存在的争议；其次，阐明C端结构域在机械敏感通道调控中的新机制，为SPFH蛋白家族功能研究提供范式；最后，研究否定了podocin替代修复的可能性，提示人类肾病研究需建立更精确的模型。论文还展示了异构体选择对功能研究的关键影响——数据库预测的"典型异构体"可能并非功能分子，这一发现对基因功能注释标准提出了重要修正。

研究局限性在于未能建立podocin等位基因互作模型，但为后续研究指明方向：MEC-2E特异的C端可能通过稳定多聚化来调控通道活性，这一机制或存在于其他SPFH蛋白中。该成果不仅推动了对机械传导分子机制的理解，更为遗传病致病突变的功能评估提供了方法论参考。