PNAS：机械敏感性离子通道与贫血
Buffalo大学UB的生物物理学家们首次向人们展示了，一种机械敏感性离子通道发生缺陷是怎样引发疾病的。他们发现，一个基因发生突变会改变红细胞中机械敏感性离子通道的动力学，从而导致一种遗传性贫血，文章发表在本期的美国国家科学院院刊PNAS杂志上。
该研究由UB大学的Frederick Sachs教授领导，他曾于上世纪八十年代发现，一些离子通道是机械敏感性的。这些通道可以将机械压力转化为电信号或者生化信号。Sachs认为，这项新研究的发现很重要，因为这是人们首次明确，机械敏感性离子通道中的缺陷是某种疾病的病因。
“我们发现，编码该离子通道的基因PIEZO1发生突变，会使通道开启时间过长，导致红细胞出现离子渗漏，”Sachs解释道。“在这种情况下，钾离子离开红细胞，而钙离子和钠离子进入细胞。这会影响红细胞调节自身体积的能力，使细胞出现脱水甚至破裂。此时，细胞中的血红蛋白释放到血液中引起了相关症状，例如贫血患者中常见的呼吸短促现象。”
PIEZO1离子通道的直径约10nm，这类机械敏感性离子通道可以感受细胞膜表面的应力变化，将机械信号传导到细胞内。PIEZO1基因上发生突变所引起的贫血被称为家族性xerocytosis，这是一种轻中度贫血。
所有细胞都具有一定的机械敏感性，因此机械敏感性离子通道可能在多种疾病中起作用。Sachs及其同事曾在Duchenne型肌营养不良中研究这些通道的活性。Duchenne型肌营养不良是由于负责加固细胞膜的纤维蛋白发生缺陷引起的。这类蛋白的缺乏会使细胞受到的压力增大，导致机械敏感性离子通道开启。这些通道开启后细胞中的钙离子泄漏，从而引起肌肉萎缩，Sachs解释道。
Sachs及其同事在狼蛛的毒液中，发现了一种能够抑制上述通道的多肽，并成功对其进行了化学合成。他们在此基础上创立了一家研发肌营养不良治疗药物的生物技术公司。现在，该多肽已经作为罕用药被FDA批准。
“我们欣喜地发现，这种来自蜘蛛毒液的多肽也能够抑制PIEZO1，” Sachs说。 “在一些血液疾病中，红细胞调节自身体积的能力受到破坏。而我们的多肽，将有望治疗这类疾病。”
研究人员指出，正常细胞中的机械敏感性离子通道往往处于关闭状态。“我认为，细胞把它们作为应急通道，只有当细胞受到极大压力时这些通道才会开启，”他解释道。“我们的多肽只针对那些受到机械压力的不健康细胞，而不会影响健康细胞，对细胞没有毒性。”
