机械力信号参与介导多种感知觉的形成。这些机械力信号的感知与传导主要通过机械力敏感离子通道来完成。机械力信号能够激活这些通道，进而允许离子通过，将机械力信号转化为电化学信号，通过下游信号传导介导多种生理活动。目前，OSCA/TMEM63家族是已知的最大的一类机械力敏感离子通道家族，在植物和动物界中均承担着重要的生理功能，如逆境响应、听觉、渴觉及湿度感知等。而在结构解析过程中模拟机械力环境非常困难，因此OSCA/TMEM63家族蛋白的机械力激活的分子机制尚不明确。4月3日，中国科学院上海有机化学研究所生物与化学交叉研究中心、生命过程小分子调控全国重点实验室张一小课题组，联合澳大利亚张任谦心脏研究所Charles Cox课题组、澳大利亚国立大学Ben Corry课题组，在《自然》（Nature）上发表了题为Mechanical activation opens a lipid-lined pore in OSCA ion channels的研究文章。该研究将OSCA蛋白组装到纳米磷脂盘及脂质体中模拟机械力环境，捕捉到OSCA蛋白激活态的三维构象，阐释了其机械力激活的分子机制，并发现了全新的“蛋白-磷脂”离子孔道组成形式。这为机械力通道研究提供了全新范式，并为机械力感知异常相关药物研发奠定了理论基础和结构基础。该研究通过多种策略来捕捉OSCA蛋白激活态的三维构象；利用纳米磷脂盘发展了简单易用的脂质滴定机械力模拟方法以进行机械力分辨率的结构研究；实现了分子量小于200kDa的膜蛋白在脂质体中的高分辨三维结构解析；揭示了不同磷脂在OSCA机械力感知过程中的作用；发现了细胞膜中的磷脂可以通过其脂质头部形成脂质墙来参与离子孔道的组成。OSCA/TMEM63家族蛋白与介导听觉形成的TMC1机械力敏感通道以及具有离子通道和脂质翻转酶活性的TMEM16家族蛋白在结构上具有高度相似性，这对结构相似的家族蛋白的分子机制研究具有启发意义。此外，该研究发展了新的基于纳米磷脂盘的机械力环境模拟方法，扩展了小膜蛋白在脂质体中进行结构解析的可行性，为包括机械力通道在内的其他膜蛋白研究提供了新思路。论文链接OSCA受机械力激活动态变化过程通过不同策略捕捉OSCA蛋白激活态的三维构象并发现新的离子孔道组成形式