三位著名华人科学家联手合作 Nature发布首发性成果

瞬时感受器电位(TRP)离子通道 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。近期来自加州大学旧金山分校的研究人员发表了最新成果，利用单粒子电子冷冻显微镜解析了果蝇NOMPC的原初原子结构。这一结构表明，NOMPC的ARs结构域能组装成一种螺旋弹簧，这说明其作用是将细胞骨架机械位置与通道相连，这种构架结构指出了NOMPC将机械力转化为电信号的分子基础。

这一研究成果公布在6月26日的Nature杂志上，文章的作者包括加州大学旧金山分校的程亦凡（Yifan Cheng）教授，以及詹裕农（Yuh-Nung Jan），叶公杼（Lily Yeh Jan）院士夫妻。程亦凡教授早年毕业于武汉大学，是结构生物学冷冻电镜研究领域中功不可没的一位华人科学家，他曾在2013年解析了近原子分辨率膜蛋白TRPV1结构，成为冷冻电镜领域的重大突破。詹裕农，叶公杼两位教授被誉为“科学顶峰上的华人”，主要研究方向是离子通道。

包括感知，感觉，触觉，平衡，加速度，听觉和疼痛等的机械感觉依赖于机械传导通道，这些通道能将机械刺激转换成专门的感觉细胞电信号。这一研究领域中的一大核心问题在于传导通道的门控调节，目前有两大主要的模型，一类是膜张力模型：力是施加在膜上，产生膜张力的变化，从而令通道打开，如在细菌MscL通道和某些真核生物的钾通道；另一类是系链模型（tether）：力是通过系链门控通道的。

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。此前詹裕农，叶公杼研究组曾解析过这一通道的结构，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。

分析NOMPC的作用机制，可以帮助了解系链模型，在这篇文章中，研究人员分析了关于NOMPC的一个关键机制：长链锚蛋白重复序列ARs如何作为系链被识别，从而启动通道门控的。研究人员利用单粒子电子冷冻显微镜解析了果蝇NOMPC的原初原子结构。这一结构表明，NOMPC的ARs结构域能组装成一种螺旋弹簧，这说明其作用是将细胞骨架机械位置与通道相连，这种构架结构指出了NOMPC将机械力转化为电信号的分子基础。

尽管人们早已认识到，冷冻电镜有潜力达到原子级别的分辨率，但现在要实现这一点还面临着许多的挑战。2013年两项研究将单颗粒冷冻电镜的分辨率推向极限，展现了更精细的蛋白结构。

一项是英国剑桥MRC分子生物学实验室的Sjors Scheres，在eLife杂志上发表文章，解析了酿酒酵母80S核糖体的结构，分辨率达到4.5 Å。作为一个非对称性的颗粒，核糖体对于cryo-EM技术来说是一个比较困难的目标。Sjors Scheres领导研究团队，通过FEI Falcon检测器，成功获得了该蛋白的高分辨率结构。

另外就是程亦凡教授与David Agard，共同解析了嗜酸热原体菌20S核糖体的结构，将cryo-EM的分辨率提高到3.3 Å。