洛克菲勒大学 MSCS通道蛋白(粉红色)及其相关脂质(深绿色、浅绿色、红色)嵌入在一个纳米盘中(灰色)
学分:洛克菲勒大学 几乎所有的细菌都依赖于同样的紧急阀门——在压力下打开的蛋白质通道，释放出大量的细胞内容物
这是最后的努力，一个防止细菌爆炸和死亡的故障保险
如果我们理解这些蛋白质通道是如何工作的，抗生素药物可以被设计成按需打开它们，通过利用许多物种共有的闸门来排出细菌的营养物质
但是这些通道在实验室里很难操作
它们是如何精确地打开和关闭，通过亚导电状态，并在机械力的影响下以不敏感的状态结束，仍然知之甚少
现在，洛克菲勒的托马斯·沃兹实验室的新研究引入了一种新的方法来激活和可视化这些通道，使得解释它们的功能成为可能
这些发现揭示了细菌中的关键膜蛋白，同样的方法可以用来提高我们对人类相似通道的理解
“我们实际上能够看到蛋白质通道的整个循环经过一系列功能阶段，”沃尔兹说
沃尔兹长期以来一直关注骨髓间充质干细胞，这是一种嵌入细菌膜中的蛋白质，在机械力的作用下会打开
骨髓间充质干细胞蛋白质以封闭状态存在，而静止在厚膜中
科学家曾经怀疑，当液体积聚导致细胞膨胀并给细胞膜施加张力时，它会伸展得如此之薄，以至于其蛋白质突出
蛋白质通道被推入一个陌生的环境，突然打开，释放细胞内容物并释放压力，直到膜恢复到原来的厚度，通道砰的一声关闭
但是，五年前，当沃尔兹小组的博士后同事张艺潇检验这一理论，将骨髓间充质干细胞蛋白质重组为定制设计的小膜片时，他发现不可能通过在自然范围内减薄膜来撬开通道
“我们意识到膜变薄不是这些通道打开的方式，”沃尔兹说
这些被称为纳米圆盘的定制贴片，使研究人员能够在本质上是天然的膜环境中研究蛋白质，并用冷冻电子显微镜观察它们
Walz和张决心突破纳米圆盘技术的限制，用β-环糊精去除膜脂，β-环糊精是一种用于从细胞培养物中去除胆固醇的化学物质
这导致了膜的张力，瓦尔兹和他的团队可以用冷冻电子显微镜观察通道的相应反应——最终永久关闭，这种现象被称为脱敏。
他们的观察与计算机模拟相匹配，一种新的骨髓间充质干细胞功能模型出现了
他们发现，当液体在细胞内积聚时，脂质会从各个角落被吸收进来，以帮助减轻整个细胞膜的张力
如果情况变得可怕，甚至与间充质干细胞通道相关的脂质也会流失
没有脂质使它们保持关闭，通道就有打开的空间
“我们可以看到，当你将膜暴露于β-环糊精时，通道打开，然后又关闭，”沃尔兹说
Walz和张利用β-环糊精操纵纳米圆盘的新方法将使研究人员能够研究数十种类似的机械敏感蛋白通道，最终在实验室中检验他们的假设
从听觉和触觉到血压调节，许多这样的蛋白质在人类中起着关键作用
然而，更直接的兴趣是开发许多不同细菌赖以生存的蛋白质通道的前景
考虑到危险的抗生素抗性细菌如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的增加，新的药物靶点是特别必要的
沃尔兹说，骨髓间充质干细胞和相关的细菌蛋白质通道MscL是“非常有趣的药物靶点”。
“几乎每种细菌都有一种这样的蛋白质
因为这些通道分布如此广泛，一种针对骨髓间充质干细胞或骨髓间充质干细胞的药物可能会成为广谱抗生素
"
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
