Wetenschappers van The Scripps Research Institute (TSRI) hebben het mysterie van de structuur van Piezo1 opgelost, een lid van een familie van eiwitten die fysieke prikkels zoals aanraking of bloedstroom omzetten in chemische signalen. De bevindingen, vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Natuur , de weg wijzen naar ziekten waarbij Piezo1 gemuteerd is, zoals gedehydrateerde erfelijke stomatocytose en aangeboren lymfoedeem.

"Deze structuur biedt een fundamenteel begrip van hoe eiwitten mechanische kracht voelen, en zal licht werpen op regio's binnen Piezo1 die kunnen worden getarget met behulp van kleine moleculen of antilichamen, " zegt Ardem Patapoutian, doctoraat, een TSRI-professor en onderzoeker van het Howard Hughes Medical Institute, die samen met TSRI-professor Andrew Ward de nieuwe studie leidde, doctoraat.

Piezo1, en het nauw verwante Piezo2-eiwit, werden in 2010 ontdekt in het Patapoutian Lab. Piezo's staan ​​bekend als een ionkanaal - ze laten ionen door een porie als reactie op een mechanische stimulus (ook bekend als aanraking). Deze eiwitten zijn gevonden in verschillende celtypen en er is al aangetoond dat ze belangrijke spelers zijn in sensorische neurobiologie en vasculaire fysiologie.

Tot nu, echter, onderzoekers wisten niet hoe Piezo1 er op structureel niveau uitzag, d.w.z., hoe de onderdelen samenkomen.

De nieuwe studie, uitgevoerd met een hoge resolutie beeldvormingstechniek genaamd cryo-elektronenmicroscopie (cryoEM), laat zien dat Piezo1 bestaat uit drie gebogen "bladen" die rond een centrale porie cirkelen. De onderzoekers denken dat deze bladen bewegen als reactie op mechanische kracht, die de porie opent en sluit om ionen door te laten om het signaal te verzenden om aanraking te communiceren.

Een balkachtige structuur dient als ruggengraat voor elk blad. Een "ankerdomein" omringt de porie waar de bladen het midden ontmoeten.

"Het is een mooie structuur, " zegt Patapoutian. "De kenmerken die in deze studie zijn geïdentificeerd, geven ons verleidelijke aanwijzingen over hoe dit ionenkanaal de membraanspanning zou voelen en erop zou reageren."

Ward zegt dat de Piezo1-structuur uniek is omdat het een "alles-in-één" eiwit lijkt te zijn, wat betekent dat het geen verbinding hoeft te maken met andere eiwitten of celstructuren om zijn werk te doen door een signaal door te geven.

De volgende stap in dit onderzoek is om de algehele architectuur van Piezo1 te onderzoeken en te bepalen hoe elk stuk werkt. Wetenschappers hopen dit eiwit in verschillende conformaties te bekijken, naast de gesloten conformatie die in het huidige onderzoek wordt gezien.

"Dit geeft ons een goede gelegenheid om te onderzoeken hoe krachtsensatie, of transductie, werkt echt, " zegt Kei Saotome, doctoraat, TSRI-onderzoeksmedewerker en eerste auteur van de nieuwe studie.