杰出校友肖百龙教授课题组在《自然》发文揭秘介导人体触觉感知的精巧分子机器结构与机制

发布:焦畅 来源:校友会 日期:2021-10-11 人气:
       近日,我校97届高191班毕业校友、清华大学肖百龙教授与李雪明教授课题组合作在《自然》发文揭秘介导人体触觉感知的精巧分子机器结构与机制。
       2019年8月21日,《自然》 (Nature) 期刊以长文形式在线发表了由清华大学药学院肖百龙课题组与生命科学学院李雪明课题组合作撰写的《哺乳动物触觉感知离子通道Piezo2的结构与机械门控机制》(Structure and Mechanogating of the Mammalian Tactile Channel Piezo2)研究论文,首次报导了赋予我们人类自身触觉感知能力的机械力分子受体-Piezo2离子通道的高分辨率的冷冻电镜三维结构和精巧工作机制。该研究也是两个课题组继2018年1月22日合作在《自然》报导机械门控Piezo通道家族另一成员-Piezo1离子通道的高分辨率三维结构和分子机制后,在该研究领域的又一重要研究成果,不仅有力推动了对Piezo通道家族的结构基础和分子机制的理解,也为基于Piezo通道的药物开发奠定了坚实的基础。《自然》同时刊发了评论员文章对该研究作了高度评价。
       在最新的这篇《自然》论文中,依托两个课题组之前对Piezo1通道进行冷冻电镜结构解析所建立的技术体系和研究平台,研究人员经过 6年多的不懈努力,克服全长2822个氨基酸的鼠源Piezo2表达量极低的困难,通过对蛋白纯化条件以及冷冻电镜制样方法的不断摸索和优化,最终获得了性质稳定均一的蛋白样品用于冷冻电镜数据采集。在结构解析过程中,由于Piezo蛋白具有极高的柔性,为解析高分辨率结构带来极大的挑战。研究人员将Piezo2数据颗粒进行对称性扩展,并切割成三个部分独立计算,得到高分辨的各部分结构后再拼合成完整结构,克服了柔性问题,最终获得了整体分辨率为3.6-3.8Å的三维结构(图a),并成功解析了Piezo2蛋白包含38次跨膜螺旋区的完整拓扑结构(图c, d)。
       肖百龙博士表示,通过与李雪明博士课题组的通力合作,从Piezo1到Piezo2结构的解析不仅有力推动了对哺乳动物机械门控Piezo通道的结构和机械门控机制的理解,也为探究Piezo通道的功能失常所引发的人类疾病机理及其相关药物的鉴定发现提供了坚实的基础。依托其课题组已经建立的Piezo通道的全方位研究平台和学术积累,他们将致力于Piezo通道的药物发现与开发工作。


 
        同时,肖百龙教授的导师Ardem Patapoutian教授,获得了2021年诺贝尔生理学或者医学奖。肖教授对此兴奋不已,“好像我得了诺贝尔奖一样!哈哈哈!”因为这位从事神经科学研究的科学家,多年和他的导师一起,为了最让他们“嗨”的事情一直努力,无论是当年在导师的实验室,还是现在在清华大学药学院继续做研究,他最钟情于:“make sense of senses ”,也就是说:发现温度和触觉受体~这也是今年诺贝尔奖颁奖的意义,表彰并关注这一领域的最新前沿发展。(消息来源:清华大学医学院)
        校友简介:
                                                   
        肖百龙(1978—  ),湖南绥宁县人。我校97届高191班毕业。现任清华大学医学院长聘教授、清华-北大生命科学联合中心、IDG/麦戈文脑科学研究所研究员、博士生导师、中组部青年千人计划、2015中国新锐科技人物、国家自然科学基金委优秀青年基金获得者。主要从事神经科学领域触觉痛觉分子细胞学机制的研究工作,鉴定发现在触觉痛觉发生过程中起重要作用的多种离子通道,为理解触痛觉感知的分子细胞学机制做出了重要学术贡献。其近5年来在哺乳动物首类机械门控阳离子通道-Piezo通道的研究方面取得了开创性和系统性的重要研究成果,在国际顶级期刊《自然》(2012,2015,2018,2019,2020)、《神经元》(2016,2017)、《自然-通讯》(2017)发表系列研究论文,确立了其在该研究领域的国际、国内学术影响力,其应邀多次在国际学术会议上做学术报告。
        (图文:焦畅    审核:谭伟   终审:陈迪勋)