研究发现长期寻求的“第六感”——本体感觉的蛋白质传感器

你闭着眼睛能把一根手指摸到鼻尖吗?我们大多数人都可以，这要归功于一种叫做本体感觉的感觉，它告诉我们身体各部分之间以及周围环境的相对位置。毫不奇怪，这种感觉对于正常的运动和平衡行走是必不可少的。

几十年来，生物学家一直试图在神经末梢中找到关键的传感器蛋白，它将肌肉和肌腱的拉伸转化为本体感觉神经信号。现在发表在自然神经科学2015年11月9日，一个由斯克里普斯研究所(TSRI)的科学家领导的团队在小鼠体内发现了这种传感器蛋白。

事实证明，这是一种名为Piezo2的蛋白质，最近发现它可以调节触觉。

TSRI教授、霍华德休斯医学研究所研究员、首席研究员Ardem Patapoutian说:“对于门外汉来说，触摸和本体感觉使用相同的传感器蛋白似乎并不奇怪，但在这个领域，有很多证据表明情况并非如此——所以发现Piezo2同时具有这两种功能是一个惊喜。”

哥伦比亚大学的托马斯·m·杰塞尔实验室和圣何塞州立大学的凯瑟琳·a·威尔金森实验室合作进行了这项研究。

多功能蛋白

Patapoutian和他的实验室专注于识别和表征感觉传感器蛋白质，在过去的15年里，他们已经确定了冷、热和疼痛的传感器。在去年发表的两项研究中，他们将Piezo2确定为小鼠普通无疼痛触摸的主要传感器。

这些新发现部分源于那些研究，在这些研究中，帕塔普田和他的团队开发了转基因小鼠，可以关闭“触摸”神经元和其他神经元的Piezo2活动感觉神经元以脊柱为基础。Piezo2沉默后，小鼠对触摸的反应出现了严重的缺陷。但他们也表现出了另一种赤字。

“他们的走路有点不正常，这给了我们一个暗示，一些本体感觉神经元可能也受到了影响，”帕塔普田实验室的副研究员、这项新研究的第一作者禹承铉(Seung-Hyun Woo，音)说。

在这项新研究的最初一组实验中，研究小组设法分离出参与本体感觉的小鼠感觉神经元，并测试了这些神经元对轻度机械压力的电反应。众所周知，这些神经元的神经末梢和细胞体布满了机械激活的离子通道蛋白，当周围的神经或细胞膜被局部拉伸到足够扭曲时，这些蛋白本质上是弹簧打开的——允许带电分子(离子)激增，并触发神经电脉冲肌肉组织．先前的研究表明，本体感觉神经元表达的主要拉伸感蛋白是一种专门吸收钠离子的蛋白质。然而，研究小组从这些最初的测试中发现了证据，表明本体感觉神经元上的主要离子通道蛋白不是选择性钠通道蛋白，但实际上具有与Piezo2s一致的特性。

研究人员随后证实，Piezo2在小鼠本体感觉神经元及其肌肉嵌入的神经末梢中表达。为了更确定Piezo2的作用，他们开发了两条线转基因小鼠在这种情况下，小鼠出生后不久，本体感觉神经元中Piezo2的产生就会被切断。由此产生的动物在行走和肢体定位方面表现出严重的异常。

“他们的四肢到处都是，看起来就像在做瑜伽，”Woo说。

在最后一组实验中，研究小组发现，这些小鼠的腿部肌肉组织在肌肉拉伸时几乎没有产生神经信号，而正常小鼠的肌肉组织则产生了强烈的信号。

Patapoutian说:“我们现在拥有的支持Piezo2在本体感觉中的作用的数据真的是压倒性的。”

虽然这一发现是感觉神经科学的一个里程碑，但它也可能有助于更好地理解与本体感觉有关的一些人类疾病。例如，2013年，Patapoutian和同事发现了一种被称为远端关节挛缩5型的遗传疾病，其患者出生时关节严重收缩，是由人类版Piezo2的突变引起的。

Patapoutian实验室正在继续调查。