Ett team ledd av forskare vid University of California, San Francisco, har identifierat den molekylära mekanismen genom vilken proteinet Piezo1 upptäcker mekaniska krafter och omvandlar dem till elektriska signaler.
Piezo1 finns i cellmembranen hos sensoriska neuroner, som är ansvariga för att upptäcka beröring, tryck och smärta. När dessa nervceller stimuleras öppnas Piezo1, vilket gör att joner kan flöda in i cellen och generera en elektrisk signal som skickas till hjärnan.
Forskarna använde en kombination av tekniker, inklusive röntgenkristallografi och elektrofysiologi, för att bestämma strukturen hos Piezo1 och hur den förändras när den aktiveras. De fann att Piezo1 har en unik bladliknande struktur som fungerar som en hävarm. När kraft appliceras på bladet, öppnar det kanalen och låter joner strömma igenom.
Upptäckten kan leda till nya behandlingar för tillstånd som kronisk smärta, ångestsyndrom och neuropatisk smärta, som orsakas av skador på sensoriska neuroner. Genom att rikta in sig på Piezo1 kan forskare kanske utveckla läkemedel som antingen blockerar eller förstärker dess aktivitet, beroende på önskad effekt.
Fynden, publicerade i tidskriften Nature, kastar också ljus över de grundläggande mekanismerna genom vilka celler känner av sin miljö. Piezo1 är bara en av en familj av proteiner som är involverade i mekanosensation, och forskarna tror att deras fynd kan ge insikter om hur även dessa andra proteiner fungerar.
"Vår studie ger en detaljerad förståelse av hur Piezo1 känner av mekaniska krafter på molekylär nivå", säger senior författare Yifan Cheng, PhD, docent i biokemi och biofysik vid UCSF. "Denna kunskap kan leda till utvecklingen av nya terapier för en mängd olika tillstånd som påverkar beröring och smärtkänsla."
