刚性的变化会改变参与传感触摸的蛋白质凝聚物的功能

触摸对于我们的身体、情感和社交福祉发挥着重要作用。从传达情感的主要方式到感觉统合，它对于认知、情感、社交和行为能力的复杂成长至关重要，尤其是在婴儿和儿童的早期发育期间。触摸让我们能够与他人建立联系，缓解疼痛和压力，并帮助我们了解周围的世界，提供物体的纹理、温度和形状等重要信息。

当感受到任何刺激时，例如当身体被触摸时，机械信号会转化为生物反应，帮助我们适应不断变化的环境。这种转变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冷凝物。

这种生物分子缩合物存在于许多(如果不是全部)真核细胞中，并在各种生理和病理过程中发挥着至关重要的作用，构成了一个有前途的临床靶点。由于这些生物分子缩合物的液体性质，它们在机械传导中的作用，即细胞将机械刺激转化为电化学活动的任何机制，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，但仍然存在一个问题：这些具有不同材料特性的冷凝物是否会具有不同的生物功能?

检查触觉感受器神经元中的 MEC-2 蛋白凝聚物

为了解决这个问题，Michael Krieg 教授领导的ICFO 研究人员 Neus Sanfeliu、Frederic Català、Iris Ruider、Montserrat Porta和Stefan Wieser与ICREA领导的IRB 巴塞罗那研究人员Borja Mateos、Carla Garcia、Maria Ribera和Adrià Canals合作Xavier Salvatella 教授在《自然细胞生物学》上发表了一项研究，确定了特定蛋白质凝聚物从液态转变为固态的机制，从而实现了机械力的稳定性和传递。

该研究的重点是 Stomatin 家族的 MEC-2 蛋白成员，它对于膜力学和离子通道活性的调节至关重要。Sanfeliu 和研究小组发现，MEC-2 还在秀丽隐杆线虫(一种广泛用于研究神经系统结构和功能的模型生物)的接触感受器神经元中形成凝聚物。

研究人员创造了携带带有荧光标记的MEC-2蛋白的单一拷贝的转基因动物。结合倒置共焦显微镜中的荧光成像和 FRAP 技术(一种荧光显微镜方法)，他们在触摸受体神经元内识别出两种不同的 MEC-2 群体：液体和移动池，靠近细胞体，有助于沿着薄层运输。神经元;以及远端神经突中的固体状成熟群体。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，只有成熟的群体在触摸过程中才能维持机械力。

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，揭示了导致凝聚和调节凝聚物机械性质的分子机制。此外，通过使用一种称为光镊微流变学的技术，他们研究了纯化的蛋白质凝聚物的机械特性如何随时间变化。

从流体到固体的变化改变了冷凝物的功能

在神经元特异性筛选的帮助下，Sanfeliu 及其同事发现了另一种蛋白质，即来自 Titin 超家族的 UNC-89，负责促进体内 MEC-2 凝聚体的刚性成熟。这种结构转变导致其生物学功能发生转变，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 蛋白液固相变的新生物学功能。更重要的是，他们还为 UNC-89 蛋白在神经元中发挥了以前未知的新作用。

鉴于生物凝聚物在各种生理和病理过程中发挥的重要作用，更好地了解其功能可能会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刚性转变的分子细节的疗法和疗法。

ICFO Michael Krieg 教授评论道： “我们对凝结物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结缺陷如何在神经系统疾病的发展中发挥作用”。

巴塞罗那 IRB 的 ICREA 教授 Xavier Salvatella 总结道：“众所周知，冷凝物材料特性的变化可能有害并导致疾病，但这项工作表明它们也可以发挥功能并受到蛋白质-蛋白质相互作用的调节。 。能够为这一发现做出贡献真是太棒了，我们期待着继续与 ICFO 的同事一起致力于这方面的工作“

这项研究表明两个研究小组在获得这些结果方面进行了成功的合作努力。Krieg 总结道：“我们期待继续与巴塞罗那 IRB的Salvatella研究小组合作，希望找到令人惊奇的新结果，进一步帮助我们了解分子和系统水平上的细胞机械特性，解决健康和疾病问题。”。

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