与味觉、阿尔茨海默病及哮喘有关的奇异孔洞

原创 Science Daily  2月3日

冷泉港实验室

许多细胞上都有着大大小小的孔洞，而这些孔洞与味觉以及阿尔茨海默病、抑郁症甚至哮喘有关。了解这些不同的孔洞的结构将有助于研究人员更好地理解这些关联，并为开发新疗法提供蓝图。

冷泉港实验室（Cold Spring Harbor Laboratory）的Furukawa教授说：“最近发现的这些‘大洞’（large holes）之一被称为钙稳态调节器(calcium homeostasis modulators，CALHMs)，它们基本任务是负责让各种分子进出细胞(如神经元)。”

 

正如最近发表在《自然 结构与分子生物学》（Nature Structural & Molecular Biology）杂志上的论文所描述的，来自Furukawa实验室的研究人员展示了两种CALHMs的详细结构以及它们是如何工作的。

协助领导这项研究的博士后研究员Johanna Syrjanen说：“如果细胞上有大洞，你会认为这些细胞会爆裂或萎缩。”然而，她补充说，具有正常孔隙功能的细胞“是很健康的”。

 

这表明这些孔隙对维持细胞健康很重要。为了研究这个问题，研究人员研究了两种孔隙。孔隙中的CALHM1负责感知苦味或甜味，甚至是被称为鲜味的第五种味道。这个孔也参与控制你肺部的气道，这意味着它在哮喘。此外，形成CALHM1的基因突变与阿尔茨海默病有关。研究人员还研究了另一个可能与抑郁症有关的孔隙——CALHM2。令他们惊讶的是，他们发现CALHM2的孔隙要比CALHM1大得多。

 

“这些孔隙的打开和关闭在某种程度上可能受到严格的控制，” Syrjanen说。这种开启和关闭可能是如何影响味觉或与相关疾病的关键。她解释说，为了理解这一点，“我们首先必须能够将它们形象化，并将这些信息用作进一步实验的指南。”

为了可视化CALHM1和CALHM2的结构，Furukawa实验室使用了低温电子显微镜（cryo-electron microscopy），通过快速冷冻的标本发射强大的电子来获得图像。然后，他们小心地将不同方向的图像合成为一个三维模型，这个模型强调了每个孔隙结构的有限细节。

 

Furukawa说：“我们已经为科学提供了这些孔隙设计治疗化合物的第一张蓝图。希望这种化合物能有效治疗阿尔茨海默病和抑郁症等疾病，并可能用于治疗哮喘。”

参考文献

Source：Cold Spring Harbor Laboratory

New look at odd holes involved in taste, Alzheimer's, asthma

Reference：

Johanna L. Syrjanen, Kevin Michalski, Tsung-Han Chou, Timothy Grant, Shanlin Rao, Noriko Simorowski, Stephen J. Tucker, Nikolaus Grigorieff, Hiro Furukawa. Structure and assembly of calcium homeostasis modulator proteins. Nature Structural & Molecular Biology, 2020; DOI: 10.1038/s41594-019-0369-9