MSCS 通道蛋白（粉紅色）及其相關脂質（深綠色、淺綠色、紅色）嵌在納米圓盤（灰色）中。圖片來源：洛克菲勒大學
幾乎所有的細菌都依賴于相同的應急閥門——蛋白質通道在壓力下打開，釋放大量的細胞內容物。這是一種安全措施，當拉伸到極限時，可以防止細菌爆炸和死亡。如果了解這些蛋白質通道是如何工作的，抗生素藥物就可以設計成根據需要打開它們，利用“閘門”排干細菌的營養物質。
但研究這些通道在實驗室中很難操作，因此它們究竟是如何打開和關閉以及通過一種亞導電狀態最終以脫敏狀態結束的，人們仍然知之甚少。現在，美國洛克菲勒大學的Thomas Walz 實驗室的一項新研究介紹了一種激活和可視化這些通道的新方法，使解釋它們的功能成為可能。這些發現揭示了細菌中關鍵的膜蛋白，同樣的方法也可以用來提高對人類類似通道的理解。
“我們實際上能夠看到蛋白質通道一系列功能階段的整個周期。”Walz說。
研究人員表示，一種嵌入細菌膜的蛋白質MscS，在機械力的作用下會打開。MscS存在于一層厚膜中，處于封閉狀態。科學家曾經懷疑，當液體積聚導致細胞膨脹并對膜施加壓力時，膜會被拉伸得非常薄，以至于其蛋白質突出。之后，蛋白質通道突然打開，釋放細胞內容物，釋放壓力，直到細胞膜恢復到原來的厚度，通道突然關閉。
但是，當Walz小組的博士后張一曉（音譯）發現不可能通過在自然范圍內稀釋膜撬開通道。“我們意識到膜變薄并不是這些通道打開的方式。”Walz說。
Walz和張一曉決定突破納米圓盤技術的極限，用β-環糊精去除膜脂，這種化學物質用于從細胞培養中去除膽固醇。這在膜上引起了張力，Walz團隊可以用低溫電子顯微鏡觀察通道的相應反應。
他們觀察到的結果與計算機模擬相吻合，并且發現MscS的一種新功能模型。當液體在細胞內積聚時，脂質就會從各個角落被召集來幫助緩解整個細胞膜的緊張。如果情況變得糟糕，甚至與MscS通道相關的脂質也會流失。沒有脂質保持它們的閉合，這些通道就有足夠的空間打開。相關論文刊登于《自然》。
研究人員表示，許多這樣的蛋白質在人類中起著關鍵作用，從聽覺、觸覺到血壓的調節，而且是非常有趣的藥物靶點。
相關論文信息：http://dx.doi.org/10.1038/s41586-021-03196-w
富含蛋白質的產品——從谷物、薯片到咖啡——擺滿超市貨架，但越來越多針對非人類動物的研究表明，限制蛋白質攝入或許能夠延緩衰老、延長壽命。那么，這是否意味著攝入過多蛋白質存在危害？美國威斯康星大學麥迪遜分......
荷蘭特文特大學科學家研發出一種光學方法，能夠實時追蹤單個蛋白質的形狀變化。它直接讀取蛋白質自身的分子振動，無需任何標記，即可揭示蛋白質對藥物、毒素及其他生物分子的響應。相關論文發表于新一期《美國化學學......
中國科學院上海藥物研究所（以下簡稱上海藥物所）研究員譚敏佳團隊，華東理工大學教授葉邦策團隊，上海藥物所研究員李靜雅團隊、徐駿宇團隊合作，首次發現并報道了一種由腸道菌群衍生代謝物苯乙酸（PAA）驅動的新......
蛋白質形成復雜三維結構的速度甚至比DNA還要快。科學家首次直接測量出普通單個蛋白質折疊所需的時間，結果令人意外——蛋白質的氨基酸序列、分子大小與其折疊形成三維結構的耗時之間并無關聯。盡管蛋白質的組成成......
人工智能（AI）蛋白質結構預測工具“阿爾法折疊”迎來重要升級。17日最新發布的“阿爾法折疊”數據集首次大規模納入蛋白質復合物結構預測數據，數百萬個由AI預測的蛋白質復合物結構向全球科研人員開放。這一成......
記者1月7日從西湖大學獲悉，該校生命科學學院曹龍興實驗室和醫學院解明岐實驗室合作，從頭設計出一系列能夠控制蛋白質“組隊”的“遙控器”——可被小分子藥物精準調控的蛋白質多聚化系統。這意味著，科學家可以像......
美國艾倫研究所和霍華德·休斯醫學研究所科學家通過蛋白質工程技術，改造出一種特殊蛋白，名為iGluSnFR4，這是一種分子級“谷氨酸指示器”，可用于實時觀察大腦中神經元的交流過程。這一成果有助破譯大腦隱......
圖AI與化學生物學知識相融合設計超穩定性蛋白質模塊在國家自然科學基金項目（批準號：22222703、22477058）等資助下，南京大學鄭鵬團隊在蛋白質的可控設計及其穩定性研究方面取得進展，相關工作以......
近日，中國醫學科學院北京協和醫院趙海濤團隊與中國醫學科學院蛋白質組研究中心/基礎醫學研究所質譜中心孫偉團隊攜手攻關，在膽管癌治療領域取得重大突破。他們的研究首次將尿液蛋白質組學與單細胞、空間轉錄組學相......
中南大學 2025年11月政府采購意向公開為便于供應商及時了解政府采購信息，根據《財政部關于開展政府采購意向公開工作的通知》（財庫〔2020〕10號）等有關規定，現將中南大學2025年11月......