机械敏感压电通道是存在于真核细胞细胞膜上的大型膜蛋白。这些通道在机械力的作用下打开，比如当细胞外液体流过细胞表面或细胞膜被拉伸或缩进时发生的摩擦。在哺乳动物中，已经发现了两个编码压电通道的基因，它们的蛋白产物被命名为Piezo1和Piezo2。这两种通道都有重要的生物功能，如帮助血管感知血压和血流，或使感觉神经元感知机械刺激，并为我们提供触觉。

图1所示。(a)每个三聚体通道需要多少个Yoda1敏感亚基才能被Yoda1化学激活?为了回答这个问题，我们想知道含有一个或两个嵌合体亚基的混合通道是否对尤达1敏感(chimera;WT:野生型)。
(b)通过钙浓度的相对增加(钙信号)测量的yoda1介导的通道激活与通过假设所有亚基必须为WT(左)，至少2个亚基必须为WT(中)或至少一个亚基必须为WT(右)获得的预测响应的比较。图为实验数据，线为数学模型。不同的颜色代表不同的测试Chim:WT比(0:1，品红;1:1,蓝色;7:3，橙色，9:1，灰色)。只有最后一种情况与我们的实验结果相符。

压电蛋白是同源三聚体，即它们是由三个相同的亚基或单体结合而成。三个压电亚基的组装产生了三螺旋状结构，其中心区域含有孔，即当通道门打开时允许带正电荷的离子流过膜的渗透途径。相反，三个外围区域类似于螺旋桨的叶片，被认为是力传感器:当膜受到机械刺激时，这些叶片被假设以这种方式重新排列，以诱导或促进闸门的打开。

除了力，Piezo1还可以被一种叫做Yoda1的小分子化学激活。在Yoda1在场的情况下，打开门所需的机械阈值变得如此之低，以至于在没有外部机械刺激的情况下，孔会自动打开。在这里，我们使用Yoda1来剖析亚单位打开通道门的机制。为此，我们首先对Piezo1亚基进行遗传操作，以消除Yoda1的影响。这是通过在Piezo1和对Yoda1不敏感的姊妹蛋白Piezo2之间交换蛋白质区域来实现的。使用这种方法，我们创建了yoda1不敏感的Piezo1变体(或嵌合体)，包含来自Piezo2的小区域。

有趣的是，该区域位于叶片中，相对远离含有孔的中心区域，这表明多达三个Yoda1分子可以与单个同源三聚体Piezo1通道相互作用。如果是这样的话，需要多少尤达1分子与通道相互作用才能打开它的孔?这个问题相当于问:每个三聚体通道需要多少个Yoda1敏感亚基才能启用Yoda1的化学激活?虽然直接解决第一个问题相当困难，但我们新发现的嵌合体为我们提供了一个独特的工具来解决第二个问题。

我们随机将原生(野生型或WT) Piezo1亚基与嵌合体亚基混合，并评估包含WT和嵌合体亚基的混合通道的yoda1敏感性。这是通过测量通过开放的Piezo1通道进入细胞的钙离子浓度的相对增加来完成的。我们首先进行了一系列的实验对照，以验证WT与嵌合体亚基的比例与编码这两个亚基的转染质粒的比例成正比。接下来，我们推导了一个数学模型，将观察到的钙浓度变化与已知的Yoda1浓度和预测的仍对Yoda1敏感的杂交通道的比例联系起来。测试了三种可能的预测:所有三个亚基(1)，至少两个亚基(2)或至少一个亚基(3)必须对尤达1敏感，以授予对混合通道的敏感性。我们的研究结果最终表明，每个三聚体通道中有一个Yoda1敏感亚基足以被Yoda1化学激活。

这项工作为理解这一重要的机械敏感蛋白家族如何在分子尺度上起作用铺平了道路，并揭示了它们受外源性小分子调节的机制。

杰罗姆·拉克鲁瓦
西部健康科学大学，加州波莫纳91709

出版

用小分子Yoda1研究压电陶瓷的门控机制。
拉克鲁瓦JJ, Botello-Smith WM，罗勇
Nat common . 2018年5月23日

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