体温可能决定单一过度活跃的离子通道是导致局部皮肤疾病还是潜在致命心律失常,根据发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上的新研究。
在对TRPM4功能获得性突变的机制研究中,加州大学戴维斯分校(University of California, Davis)和合作中心的研究人员报告称,组织特异性温度、磷脂酰肌醇4,5-二磷酸(PIP2)信号传导和细胞内钙形成一个综合控制系统,将病理限制在皮肤或心脏中——但从不同时影响两者。
"这一直是该领域多年的谜团,"第一作者、生理学和膜生物学系客座助理教授Yuhua Tian博士在一份新闻稿中表示。"我们现在明白,重要的不仅是突变本身,还有蛋白质在体内的活性位置及其所处的条件。"
TRPM4是一种位于19号染色体(chromosome 19)上的钙激活、温度敏感阳离子通道,它将细胞内钙信号与多种组织(包括心肌细胞(cardiomyocytes)、角质形成细胞(keratinocytes)和免疫细胞)中的膜去极化联系起来。通过电生理学、分子建模和小鼠遗传学,作者证明PIP2是一个必需的辅助因子,通过调节TRPM4的钙敏感性来"锁定或解锁"它,在S4–S5连接区附近提出了一个高亲和力结合位点。
与皮肤疾病相关的突变破坏了PIP2介导的控制,在皮肤表面温度25至30°C时产生持续的TRPM4活性,而在核心体温下通道活性丧失。相比之下,心脏突变主要增加通道数量,仅在37°C时增强电信号,在较冷的外周组织中影响很小。"这解释了为什么皮肤突变仅在皮肤中造成损伤,而心脏突变只影响心脏,"资深作者Jie Zheng博士说。"该通道对其环境做出反应。"
对皮肤科医生而言,这项工作为重新思考罕见遗传性角化障碍(如进行性对称性红斑角化症)的基因型-表型相关性提供了框架。"这项研究表明,突变效应取决于组织环境,而不仅仅是DNA序列,"加州大学戴维斯分校健康中心(UC Davis Health)皮肤科主任Samuel Hwang医学博士表示。"这一见解有助于解释为什么一些患者在没有心脏受累的情况下发展出皮肤疾病,并提出了更精确治疗这些疾病的新策略。"
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