硬度的变化改变了与触觉感知有关的蛋白质凝聚体的功能

一组研究人员在《Nature Cell Biology》上描述了触摸受体神经元的MEC-2蛋白凝聚物从流体状态转变为固体状态的机制，从而改变了它们在机械力传递中的作用。这些发现为开发创新疗法和治疗方法铺平了道路。

　　

触摸在我们的身体、情感和社会健康中起着重要作用。从情感传递的主要方式到感觉整合，它对认知、情感、社会和行为能力的复杂发展至关重要，特别是在婴幼儿早期发育阶段。触摸使我们与他人建立联系，减轻痛苦和压力，并帮助我们了解周围的世界，提供诸如物体的质地、温度和形状等关键信息。

当感觉到任何刺激时，比如当身体被触摸时，机械信号就会转化为生物反应，帮助我们适应不断变化的环境。这种转化涉及细胞内的各种细胞内和分子过程，使我们能够感知和响应触觉刺激，有效地将物理刺激转化为电活动。细胞感知和传递机械力的能力取决于力传递途径中蛋白质复合物的正确组装、定位和机械特性。通常，大分子蛋白质复合物在类似于相分离的过程中形成液体状凝聚体。

这种生物分子凝聚体存在于许多(如果不是全部的话)真核细胞中，在各种生理和病理过程中起着至关重要的作用，是一个很有前景的临床靶点。由于这些生物分子凝聚物的液体性质，它们在机械转导(即细胞将机械刺激转化为电化学活性的任何机制)中的作用尚不清楚。尽管研究表明，随着时间的推移，它们的材料特性可以从液体变为固体，但还有一个问题:这些具有不同材料特性的冷凝物是否具有不同的生物功能?

触觉受体神经元中MEC-2蛋白凝聚物的检测

为了解决这个问题，由Michael Krieg教授领导的ICFO研究人员Neus Sanfeliu, Frederic catal， Iris Ruider, Montserrat Porta和Stefan Wieser与ICREA教授Xavier Salvatella领导的IRB巴塞罗那研究人员Borja Mateos, Carla Garcia, Maria Ribera和adri       Canals合作，在《Nature Cell Biology》上发表了一项研究，确定了特定蛋白质凝结物从液体转变为固体的机制。使机械力的稳定性和传递。    

研究的重点是Stomatin家族成员MEC-2蛋白，该蛋白对膜力学和离子通道活性的调节至关重要。Sanfeliu和他的团队发现，MEC-2也在秀丽隐杆线虫的触摸受体神经元中形成凝聚体，秀丽隐杆线虫是一种广泛用于研究神经系统结构和功能的模式生物。

研究人员创造了携带带有荧光标记的MEC-2蛋白单一拷贝的转基因动物。结合倒置共聚焦显微镜中的荧光成像和FRAP技术(一种荧光显微镜方法)，他们在触觉受体神经元中发现了两种不同的MEC-2群体:靠近细胞体的液体和移动池，促进沿薄神经元的运输;在远端神经突中有一个固体状的成熟群体。他们使用混合微流体-气动装置对动物的体壁施加机械刺激，并结合用于研究分子相互作用的FRET荧光显微镜技术观察到，只有成熟的种群在接触过程中承受机械力。

为了详细分析这些蛋白质凝聚物的性质，研究人员在试管中重现了凝聚过程，并进行了核磁共振实验，揭示了导致凝聚物的分子机制和调节凝聚物的力学性质。此外，通过使用一种称为光学镊子微流变学的技术，他们研究了纯化蛋白凝聚物的机械性能如何随时间变化。

从流体到固体的转变改变了凝析油的功能

在神经元特异性筛选的帮助下，Sanfeliu和同事发现了另一种蛋白质，来自Titin超家族的UNC-89，负责促进MEC-2凝聚体在体内的刚性成熟。这种结构转变导致其生物学功能的转变，从促进蛋白质的运输转变为促进机械感觉过程中机械信号的整合和转换。

这些发现描述了MEC-2蛋白液相到固相转变的一种新的生物学功能。更重要的是，他们还为神经元中的UNC-89蛋白描绘了一个以前未被发现的新角色。

鉴于生物凝聚体在各种生理和病理过程中发挥的重要作用，更好地了解它们的功能可能为创新疗法和治疗开辟新的可能性，例如旨在了解驱动健康和疾病中刚性转变的分子细节。

ICFO的Michael Krieg教授评论说:“我们对凝聚成熟在机械转导中的作用感到非常兴奋，并寻找方法来研究蛋白质凝聚缺陷在神经系统疾病发展中的作用。”

ICREA巴塞罗那IRB教授Xavier Salvatella总结道:“一段时间以来，人们已经知道冷凝物材料特性的变化可能是有害的，并导致疾病，但这项工作表明，它们也可以是功能性的，并受蛋白质-蛋白质相互作用的调节。为这一发现做出贡献是非常伟大的，我们期待着与ICFO的同事们继续共同努力。”

这项研究表明，两个研究小组在取得这些结果方面进行了成功的合作努力。正如Krieg总结的那样，“我们期待着继续与巴塞罗那IRB的Salvatella研究小组合作，希望找到新的惊人的结果，进一步帮助我们了解分子和系统水平上的细胞力学特性，以解决健康和疾病问题。”