U kunt aanraken met uw vinger naar het puntje van de neus met je ogen dicht? De meesten van ons kunnen, dankzij een gevoel genaamd proprioceptie, dat daar waar onze lichaamsdelen zijn ten opzichte van elkaar en onze omgeving zegt. Niet verrassend, zo essentieel is voor normale ontwikkeling en de balans van de voet, bijvoorbeeld.

Al tientallen jaren, hebben biologen geprobeerd om de sensor eiwit cruciaal om zenuwuiteinden die spieren en pezen die zich uitstrekt tot in zenuwsignalen proprioceptieve vertaalt vinden. Nu, in een studie gepubliceerd in Nature Neuroscience, een team onder leiding van wetenschappers van het Scripps Research Institute is dit eiwit in muizen sensor geïdentificeerd.



Het blijkt om een ​​eiwit genaamd Piezo2, die onlangs werd gevonden om de tastzin te bemiddelen zijn.

Hoofdonderzoeker Ardem Patapoutian, een professor aan TSRI en onderzoeker met het Howard Hughes Medical Institute, zei:

"Voor de leek is het misschien lijkt niet verwonderlijk dat aanraking en proprioceptie hetzelfde eiwit sensor zou gebruiken, maar in dit gebied zijn er veel aanwijzingen anders- te vinden dat Piezo2 geleden was een verrassing is geweest."

Multi-Purpose Protein

Patapoutian en zijn laboratorium gespecialiseerd in het identificeren en karakteriseren van eiwitten zintuiglijke transducers en de afgelopen 15 jaar transducers kou, hitte en pijn hebben geïdentificeerd. In twee studies gepubliceerd vorig jaar, die ze Piezo2 als de belangrijkste sensor voor de gewone, niet-pijnlijke druk in muizen.

De nieuwe bevindingen zijn gedeeltelijk afgeleid uit deze studies, waarbij Patapoutian en zijn team transgene muizen ontwikkeld kan worden gemaakt van de activiteit in neuronen Piezo2 "touch" en andere sensorische neuronen gebaseerd op de wervelkolom uit te schakelen. Piezo2 met stilte, de muizen bleek diepgaande tekortkomingen in het reageren op de aanraking. Maar ze toonde ook een ander soort tekort.

"Hun voeten was een beetje 'abnormale, die gaf ons een hint dat sommige proprioceptieve neuronen geïnteresseerd kan zijn, ook," zegt eerste auteur Seung-Hyun Woo, een onderzoek, in het laboratorium Patapoutian.

In een eerste reeks experimenten voor de nieuwe studie, het team was in staat om de rat sensorische neuronen die betrokken zijn bij de proprioceptie en geteste elektrische reacties van milde mechanische druk deze neuronen 'isoleren.

Deze zenuwuiteinden van neuronen en cellichamen zijn bekende bezaaid met mechanisch geactiveerd proteïne ionenkanalen, die in wezen zijn geboren geopend toelaten van een verhoging van geladen moleculen en triggeren een elektrische zenuw impulse- wanneer de zenuw of het omringende celmembraan wordt vervormd voldoende door een plaatselijke uitrekking van het spierweefsel.

Eerdere studies hadden gesuggereerd dat de belangrijkste eiwit door board-sensing neuronen uitgedrukt proprioceptieve is er een die gespecialiseerd is in het toelaten van natriumionen.

Echter, vond het team bewijs van deze eerste tests die de belangrijkste eiwit ionkanaal proprioceptieve neuronen is niet een eiwit natrium selectieve kanaal, maar eigenlijk heeft eigenschappen in overeenstemming met Piezo2s.

Ledematen waren overal

De onderzoekers vervolgens bevestigd dat Piezo2 wordt uitgedrukt in de muis proprioceptieve neuronen en hun zenuwuiteinden ingebedde spier.

Om de rol van Piezo2 meer zekerheid te bepalen, hebben zij twee lijnen van transgene muizen waarin de productie kan worden stilgelegd in Piezo2 proprioceptieve neuronen kort na hun geboorte muizen ontwikkelden. De resulterende dieren vertoonden ernstige afwijkingen in het lopen en ledematen positionering.

"Hun ledematen waren overal, zag eruit alsof ze proberen om yoga te doen," zegt Woo.

In een laatste reeks experimenten, vond het team dat het been spierweefsel van deze muizen ontbreekt Piezo2-materiaal met proprioceptieve zenuwen ingebouwde produceerde bijna geen zenuwsignalen in reactie op spierspanning, terwijl de spieren van normale muizen geproduceerde sterke signalen .

"De gegevens die we nu hebben om de rol van Piezo2 in proprioception steunen zijn echt overweldigend," zei Patapoutian.

Hoewel het resultaat is een mijlpaal in sensorische neurologie, kan ook leiden tot een beter begrip van bepaalde menselijke ziekten voor proprioceptie. Bijvoorbeeld, een erfelijke ziekte bekend als distale arthrogryposis Type 5, waarvan lijders geboren met een ernstig samengetrokken gewrichten, werd in 2013 per Patapoutian en collega-veroorzaakt door een mutatie in de menselijke versie van Piezo2.

Seung-Hyun Woo, Viktor Lukacs, Joriene C de Nooij, Dasha Zaytseva, Connor R Criddle, Allain Francisco, M Thomas Jessell, Katherine Een Wilkinson & Ardem Patapoutian
Piezo2 is het belangrijkste kanaal voor mechanotransductie proprioceptie
Nature Neuroscience