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力诱导的 Piezo1 构象变化。

Force-induced conformational changes in PIEZO1.

机构信息

Department of Anesthesiology, Weill Cornell Medicine, New York, NY, USA.

Department of Physiology and Biophysics, Weill Cornell Medicine, New York, NY, USA.

出版信息

Nature. 2019 Sep;573(7773):230-234. doi: 10.1038/s41586-019-1499-2. Epub 2019 Aug 21.

DOI:10.1038/s41586-019-1499-2
PMID:31435018
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7258172/
Abstract

PIEZO1 is a mechanosensitive channel that converts applied force into electrical signals. Partial molecular structures show that PIEZO1 is a bowl-shaped trimer with extended arms. Here we use cryo-electron microscopy to show that PIEZO1 adopts different degrees of curvature in lipid vesicles of different sizes. We also use high-speed atomic force microscopy to analyse the deformability of PIEZO1 under force in membranes on a mica surface, and show that PIEZO1 can be flattened reversibly into the membrane plane. By approximating the absolute force applied, we estimate a range of values for the mechanical spring constant of PIEZO1. Both methods of microscopy demonstrate that PIEZO1 can deform its shape towards a planar structure. This deformation could explain how lateral membrane tension can be converted into a conformation-dependent change in free energy to gate the PIEZO1 channel in response to mechanical perturbations.

摘要

PIEZO1 是一种机械敏感通道,可将施加的力转换为电信号。部分分子结构表明,PIEZO1 是一种具有延伸臂的碗状三聚体。在这里,我们使用冷冻电子显微镜来显示 PIEZO1 在不同大小的脂质小泡中采用不同程度的曲率。我们还使用高速原子力显微镜来分析 PIEZO1 在云母表面膜上受力下的变形性,并表明 PIEZO1 可以可逆地压平到膜平面。通过近似施加的绝对力,我们估计了 PIEZO1 的机械弹簧常数的一系列值。两种显微镜方法都表明,PIEZO1 可以将其形状变形为平面结构。这种变形可以解释侧向膜张力如何转化为构象依赖性自由能变化,以响应机械扰动来门控 PIEZO1 通道。

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