著名华人院士伉俪Cell新文章解析离子通道

　　

生物通报道  早在亚里士多德时代，触觉、听觉、视觉、嗅觉和味觉便被称作为是对人类体验至关重要的“五大外部感觉能力”。现在人们已经明确地知道，触觉不仅是感知的一个核心方面，还代表了高度特化、多样及复杂的一系列感官系统。机械感受不仅在感觉物体和质地时起重要作用，还可以引起疼痛或愉快感，检测声音，及感知我们自身身体的平衡及位置。

在发表于9月10日的《细胞》（Cell）杂志上的一篇研究论文中，来自加州大学旧金山分校、哥廷根大学的研究人员探讨了机械感觉传导的分子机制：在这一过程中细胞膜中的一些分子将机械力转变成了电信号。他们提供了强有力的证据证实，果蝇NompC离子通道利用它的N-末端尾巴作为细胞膜和细胞骨架微管之间的系绳感知了机械刺激。

领导这一研究的是华人科学家詹裕农（Yuh-Nung Jan），他的妻子叶公杼（Lily Yeh Jan）是这篇论文的合著作者。詹裕农和叶公杼二人是学术界著名的科学伉俪，在1996年同时当选为美国科学院院士，其主要研究方向是离子通道。从他们实验室中走出了多位华人科学家，其中包括获得Science杂志“青年科学家奖”的时松海，哥伦比亚大学杨建，麻省理工学院的沈华智和北京大学饶毅等等（延伸阅读：著名华人院士伉俪Nature子刊揭示肿瘤新靶点）。

尽管当前已鉴别出了许多的机械传感离子通道，在许多情况下对于机械力转换为信号的机制却仍不清楚。研究人员将焦点放在了果蝇瞬时感受器电位(TRP)离子通道NompC上。长期以来人们都认为，TRP家族阳离子通道负责传导来自光子、化学物质的感官刺激。NompC最初是在研究人员对共济失调和感觉迟钝的果蝇幼虫进行遗传筛查的过程中鉴别出来的，它是第一个明确与机械力传导有关联的TRP通道。

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在果蝇及线虫中NompC分别是本体感受、轻触及听力，或机械感受的一种力学感受器，它可以作为研究机械力传导的一种有用模型。NompC的一个标志是其N-末端尾巴包含29个锚蛋白重复序列（ankyrin repeats，ARs），这对于它的功能至关重要。长AR链通常呈现一种线圈样结构，连接微管。科学家们推测这些ARs有可能充当了系绳将力传送到了离子通道。

在这篇Cell文章中，研究人员报告称发现这些N-末端ARs形成了一个胞质结构域，并通过体内外实验证实这一结构域是NOMPC机械门控性、触觉受体神经元机械敏感性、及触觉诱导果蝇幼虫行为的必要条件。在机械感觉神经元中复制ARs可以延长连接NOMPC和微管的丝状结构。此外，与微管连接是NOMPC机械门控性的必要条件。重要的是，研究人员证实将NOMPC ARs移动到机械不敏感门控钾离子通道中可赋予这一嵌合离子通道机械敏感性。

这些实验强有力地支持了NOMPC通道的这种系绳机械门控机制，由此提供了有关机械力传导通道机械敏感性分子基础的一些新见解。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Ankyrin Repeats Convey Force to Gate the NOMPC Mechanotransduction Channel

How metazoan mechanotransduction channels sense mechanical stimuli is not well understood. The NOMPC channel in the transient receptor potential (TRP) family, a mechanotransduction channel for Drosophila touch sensation and hearing, contains 29 Ankyrin repeats (ARs) that associate with microtubules. These ARs have been postulated to act as a tether that conveys force to the channel. Here, we report that these N-terminal ARs form a cytoplasmic domain essential for NOMPC mechanogating in vitro, mechanosensitivity of touch receptor neurons in vivo, and touch-induced behaviors of Drosophila larvae. Duplicating the ARs elongates the filaments that tether NOMPC to microtubules in mechanosensory neurons. Moreover, microtubule association is required for NOMPC mechanogating. Importantly, transferring the NOMPC ARs to mechanoinsensitive voltage-gated potassium channels confers mechanosensitivity to the chimeric channels. These experiments strongly support a tether mechanism of mechanogating for the NOMPC channel, providing insights into the basis of mechanosensitivity of mechanotransduction channels.