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機械力敏感離子通道能夠感知細胞膜周圍機械力環境的變化，從而將離子通道開啟或關閉，將機械力訊號轉化為電化學訊號，介導下游的神經興奮和訊號傳【1,2】。在哺乳動物中，機械力敏感離子通道參與多種重要的生理活動，比如觸覺、聽覺、痛覺的感知以及細胞的增殖和血壓的調控等【3】。在細菌中，機械力敏感通道MscS參與調節滲透壓，幫助細菌適應不同的生長環境【4】。但是長期以來，由於實驗手段的限制，對機械力敏感通道感知機械力變化的分子機制一直缺乏有效的研究。

2021年2月10日，來自洛克菲勒大學的Thomas Walz研究組在Nature雜誌發表了題為“Visualizing the mechanosensitive ion channel MscS under membrane tension” 的研究論文（第一作者為張一小博士），開發了用nanodiscs（奈米磷脂盤）模擬細胞膜不同機械力環境的方法，並結合冷凍電鏡三維重構，解析了MscS在不同機械力環境下的兩種全新構象，揭示了lipids在機械力感知過程中所發揮的重要作用。

本項研究創新性的用nanodiscs模擬了不同的細胞膜機械力變化，首次解析了在拉力環境下的機械力敏感通道三維結構，並且用電生理實驗驗證了結構與功能的相關性。該模擬細胞膜拉力的方法為其它機械力敏感離子通道結構與功能的研究提供了強有力的實驗工具。來自馬普研究所Bert de Groot課題組的Csaba Daday、 顧若虛與來自澳大利亞Victor Chang研究所Boris Martinac課題組的Charles Cox分別參與了該項研究中的分子動力學模擬以及電生理實驗。本文的第一作者張一小博士2015年畢業於清華大學生命科學學院。2016至2020年，在美國洛克菲勒大學進行博士後研究。在Nature, Science, Molecular Cell, Nature Structure & Molecular Biology,Nature Communications, PNAS等雜誌發表多篇高水平論文。現已加入中科院有機所生物與化學交叉中心擔任研究員、課題組長。課題組將綜合利用冷凍電鏡技術、生物化學、細胞生物學、神經生物學等手段研究重要生物大分子的結構與功能。因工作需要，現擬招聘實驗室管理員1名，技術員或博士後1名。有意者請發郵件到[email protected]聯絡。

原文連結https://doi.org/10.1038/s41586-021-03196-w

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參考文獻

1.Hamill, O. P. & Martinac, B. Molecular basis of mechanotransduction inliving cells. Physiol. Rev. 81, 685–740 (2001).

2.Kung, C. A possible unifying principle for mechanosensation. Nature 436,647–654 (2005).

3.Katta, S., Krieg, M. & Goodman, M. B. Feeling force: physical andphysiological principles enabling sensory mechanotransduction. Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 31, 347–371 (2015).

4.Sukharev, S. Purification of the small mechanosensitive channel of Escherichiacoli (MscS): the subunit structure, conduction, and gating characteristics inliposomes. Biophys. J. 83, 290–298 (2002).