美國加州大學(xué)洛杉磯分校的研究人員6日表示，他們首次發(fā)現(xiàn)了人體細(xì)胞生物傳感器分子的機(jī)理，為復(fù)雜的細(xì)胞控制系統(tǒng)提出了新的闡述。相關(guān)內(nèi)容將以“本周論文”的形式刊登在6月10日出版的《生物化學(xué)雜志》上，該成果有望幫助人們開發(fā)出應(yīng)對高血壓病和遺傳性癲癇癥等疾病的特殊療法。

    人體細(xì)胞控制系統(tǒng)能夠引發(fā)一系列的細(xì)胞活動，而生物傳感器是人體細(xì)胞控制系統(tǒng)的重要組成部分。被稱為“控制環(huán)”的傳感器能夠在細(xì)胞膜上打開特定的通道讓鉀離子流通過細(xì)胞膜，如同地鐵入站口能夠讓人們進(jìn)入站臺的回轉(zhuǎn)欄。鉀離子參與了人體內(nèi)關(guān)鍵活動，如血壓、胰島素分泌和大腦信號等的調(diào)整。然而，控制環(huán)傳感器的生物物理功能過去一直未為人們所了解。

    如同能夠監(jiān)視周圍環(huán)境并能發(fā)出聲信號的煙霧報(bào)警器，細(xì)胞能夠通過了解變化和產(chǎn)生反應(yīng)的分子傳感器來控制細(xì)胞內(nèi)的環(huán)境。

    研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鈣離子與控制環(huán)結(jié)合時(shí)，構(gòu)成了被稱為BK通道的細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)，細(xì)胞作出的反應(yīng)是允許鉀離子通過細(xì)胞膜。BK通道存在于人體多數(shù)細(xì)胞中，它們掌控著基本的生物過程，如血壓、大腦和神經(jīng)系統(tǒng)電信號、膀胱肌肉收縮和胰腺胰島素分泌等。

    加州大學(xué)洛杉磯分校研究人員首次證明控制環(huán)如何被激活，以及如何重新調(diào)整自己以便打開讓鉀離子穿過細(xì)胞膜的通道。利用實(shí)驗(yàn)室中先進(jìn)的電生理學(xué)、生化和光譜儀技術(shù)，研究人員觀察到鈣離子與控制環(huán)的結(jié)合以及控制環(huán)結(jié)構(gòu)的變化。該變化是其將鈣離子結(jié)合的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為幫助打開BK通道的機(jī)械能。

    研究負(fù)責(zé)人、洛杉磯分校麻醉學(xué)系分子醫(yī)學(xué)部副教授里卡多·奧爾塞斯表示，在類似于活細(xì)胞的條件下，他們能夠控制發(fā)生在生物傳感器中的生物物理變化。他們相信細(xì)胞中的變化反映了人體中BK通道運(yùn)行時(shí)分子的活動情況。

    研究報(bào)告作者安諾希·賈沃荷瑞恩認(rèn)為，人體分子生物傳感器是令人興奮的研究領(lǐng)域，希望研究成果能夠讓人類更深入地了解復(fù)雜的生物傳感器是如何運(yùn)作的。由于BK通道和其傳感器與正常生理機(jī)能的許多方面相關(guān)，因此研究人員還相信，生物傳感器工作過程也許與疾病的不少方面也相關(guān)，例如，已證明BK傳感器的失常與遺傳性癲癇病有關(guān)。

    研究人員將進(jìn)一步了解BK控制環(huán)感應(yīng)器以及通道是否涉及傳感小分子（而不是鈣離子），這些小分子在人體工作中同樣也具有十分重要的生物意義。