机械应力对红细胞膜上葡萄糖运输蛋白功能的调节

对旋转于通用分光光度计比色皿中的红细胞悬浮液，研究了转速和细胞所受的机械应力之间的关系。通过测定人红细胞膜上葡萄糖运输特性的变化，观测到随着机械应力的增大，膜对葡萄糖的输入显著加快，但同时葡萄糖的输出迅速减慢。

机械应力引起的红细胞膜上葡萄糖运输蛋白结构的改变

机械应力是一种普遍存在的刺激因子。我们以前的工作表明，机械应力能调节人红细胞膜上葡萄糖运输蛋白－ＧｌｕＴ－１的功能：ＧｌｕＴ－１介导的输入、输出葡萄糖的速率能对机械应力产生响应［１］。但到底这种功能变化的原因是来源于机械应力对ＧｌｕＴ－１的结构改变还是其它因子至今尚不清楚。为此，我们试图从ＧｌｕＴ－１内源性色氨酸的荧光变化上观测机械应力对ＧｌｕＴ－１结构的影响，并探讨其可能的机制。

超声遗传学技术中的机械敏感性离子通道

超声遗传学技术是一种非侵入性神经调控手段。机械敏感性离子通道可以被低强度的超声激活而开放,达到调节可兴奋性细胞活性的目的,避免高强度超声对组织器官可能造成的损害。本文着重介绍了大电导机械敏感性离子通道、瞬时受体电位通道、双孔钾通道、Piezo等机械敏感性离子通道在超声神经调控中的研究进展及其应用,以期为超声遗传学研究提供参考。

MscL与抗生素的相互作用及其潜在用途

抗生素自问世以来,为疟疾、结核等传染性疾病的治疗做出了突出贡献,但是随着抗生素的滥用,耐药性细菌不断增多与细菌致病能力日益增强,导致有效的抗生素资源日益枯竭。因此,人类迫切需要寻找到抗菌新药或者抗生素的增效剂。大电导的机械敏感通道(mechanosensitive channel of large conductance,MscL)是一类位于细菌细胞膜上的通道蛋白,直接感受膜张力的变化而开放,介导广泛的物质跨膜通透。MscL普遍存在于细菌,且不同MscL氨基酸序列具有很高的保守性,而在人和哺乳动物中没有MscL的同源体。目前,在新药研发中,MscL是热门的研究对象,对MscL与抗生素的相互作用及其潜在用途进行了综述。

I1363T突变致人骨骼肌电压门控钠通道快失活受损的机制

目的:探究人源骨骼肌电压门控钠通道hNav1.4 I1363T突变体导致患者出现先天性副肌强直症状的机制。方法:利用氨基酸序列比对,检测hNav1.4 I1363位点的保守性;将hNav1.4蛋白的羧基端融合荧光蛋白mCherry,利用共聚焦显微镜观察hNav1.4野生型与I1363T突变体蛋白的表达量与分布情况;通过全细胞电生理技术记录野生型与I1363T突变体的稳态激活及快失活参数,并进一步分析野生型与I1363T突变体的窗电流。结果:hNav1.4 I1363位点在各类钠通道中高度保守。野生型与I1363T突变体均能正常上膜,且表达量无明显差异。野生型与I1363T突变体的50%激活电压V0.5分别为(-29.08±0.24)mV和(-28.79±0.21)mV,斜率因子k分别为5.06±0.21和4.73±0.18(均P>0.05);野生型与I1363T突变体的50%失活电压V0.5分别为(-68.03±0.34)mV和(-59.01±0.26)mV,斜率因子k分别为4.55±0.21和5.24±0.23(均P<0.05),I1363T突变体的失活电压向去极化方向移动,且更为平缓。I1363T突变体形成的窗电流大于野生型的窗电流。结论:I1363T突变会导致hNav1.4慢失活受损,增加肌肉细胞兴奋性,导致肌强直的发生;而增大的窗电流使得钠离子在细胞内缓慢聚集,最终导致细胞兴奋性下降,引发肌无力。

MscL通道在生物纳米技术领域的应用研究

大电导机械敏感性离子通道(Mechanosensitive channel of large conductance, MscL)是细菌上的一种机械敏感性离子通道,起到紧急释放阀门的作用,避免细菌在外界渗透压剧烈下降时破裂死亡。MscL开放口径大,易于修饰、突变和表达,重构于脂质体上仍有活性,是生物纳米技术领域良好的工具分子。近年来MscL在生物纳米技术领域的应用已有大量成果,研究发现通过修饰、突变后的MscL蛋白可以作为纳米给药系统上的分子开关,具有通透孔径和电荷的选择性,并受到光、pH及磁场等环境因素调控。对MscL在生物纳米技术领域的应用研究进行综述。

大肠杆菌机械敏感性离子通道MscS失活特性分析

【目的】细菌机械敏感性离子通道MscS能够在细菌周围环境渗透压急剧降低时,打开并释放胞内内容物,平衡内外渗透压差,使细菌存活。鉴于其广泛分布在各种细菌中,而在哺乳动物中未发现其同源体,MscS被认为是一种新型抗生素靶点。MscS一个独特的开放特征是具有失活特性,即在持续的机械刺激条件下,MscS从开放状态进入一种非离子通透的失活状态,从而避免因通道持续开放引起大量内容物流失导致细菌死亡。该研究的目的是鉴定影响MscS失活的关键氨基酸,为靶向Msc S的药物设计提供思路。【方法】采用分子克隆方法制备Msc S Cyto-helix(P166−I170)半胱氨酸突变体,利用巯基化合物MTSET^(+)结合半胱氨酸从而对其侧链基团进行修饰,并通过低渗刺激实验,检测表达MscS半胱氨酸突变体的大肠杆菌分别在无或有MTSET^(+)处理下,低渗刺激诱发通道开放后的存活率筛选显著影响通道功能的突变体。利用电生理膜片钳方法检测突变体在MTSET^(+)处理前后通道失活特性的变化,结合定点突变手段进一步探讨失活机制。【结果】MTSET^(+)处理导致表达半胱氨酸突变体G168C-MscS的大肠杆菌在低渗刺激后存活率极大降低;G168C-MscS在结合MTSET^(+)后失去失活特性,保持持续开放,是导致细菌胞内内容物大量流失并死亡的重要原因;酪氨酸突变G168Y-MscS、亮氨酸突变G168L-MscS和赖氨酸突变G168K-MscS的失活特性与野生型WT-MscS一致,而天冬氨酸突变G168D、缬氨酸突变G168V和异亮氨酸突变G168I的失活速率显著降低,尤其是G168I-MscS失去失活特性,表明MscS 168位点是影响通道失活的关键位点,并且通道失活特性与该位点氨基酸侧链基团的大小及电荷性质相关。【结论】G168位点甘氨酸是影响MscS通道失活的关键氨基酸。