11月6日，中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院神經(jīng)科學(xué)研究所王佐仁研究組在Cell Reports 學(xué)術(shù)期刊在線發(fā)表了題為《PPK26在果蠅幼蟲機(jī)械性傷害刺激感受中的作用》的研究文章。該工作通過(guò)遺傳操作、免疫組化以及行為學(xué)等實(shí)驗(yàn)揭示了DEG/ENaC通道家族成員PPK26分子在果蠅幼蟲機(jī)械性傷害刺激感受中的作用。

　　機(jī)械感受，包括聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、平衡覺(jué)、機(jī)械性傷害刺激感受 (mechanical nociception) 等，對(duì)動(dòng)物的生存至關(guān)重要。機(jī)械轉(zhuǎn)導(dǎo)由機(jī)械門控的離子通道（mechano-gated ion channel）所介導(dǎo)。盡管機(jī)械門控離子通道的概念幾十年前就已提出，但已知的機(jī)械門控離子通道仍然很少。機(jī)械性的傷害刺激由多模態(tài)的傷害性刺激感受器（polymodal nociceptor）所感受。在果蠅幼蟲外周感覺(jué)系統(tǒng)中，第四類樹突分支神經(jīng)元（class IV dendritic arborization neuron）即為多模態(tài)的傷害性感受器。在分子水平上，以前的研究發(fā)現(xiàn)，PPK、Pain和Piezo離子通道在第四類樹突分支神經(jīng)元中參與傷害性機(jī)械刺激的感受。

　　為研究機(jī)械轉(zhuǎn)導(dǎo)的分子機(jī)制，王佐仁研究組以果蠅幼蟲為模型，通過(guò)系統(tǒng)進(jìn)化分析、表達(dá)模式篩選、遺傳操作以及行為學(xué)檢測(cè)等發(fā)現(xiàn)PPK26參與機(jī)械性傷害刺激的感受。該研究通過(guò)GAL4/UAS雙表達(dá)系統(tǒng)、免疫組織化學(xué)以及行為學(xué)等實(shí)驗(yàn)手段發(fā)現(xiàn)內(nèi)源PPK26蛋白特異地表達(dá)在果蠅幼蟲外周第四類樹突分支神經(jīng)元中，并且定位于細(xì)胞膜和樹突上。該工作進(jìn)一步利用基因敲除、RNA干擾、基因回復(fù)等遺傳操作手段，結(jié)合行為學(xué)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)ppk26 在第四類樹突分支神經(jīng)元中特異地參與傷害性機(jī)械刺激感受，而并不影響傷害性熱刺激的感受。由于傷害性機(jī)械刺激感受和傷害性熱刺激感受在果蠅幼蟲中都由第四類樹突分支神經(jīng)元所介導(dǎo)并且都引起相同的翻滾行為（rolling behavior），上述結(jié)果提示ppk26的突變并不會(huì)影響第四類樹突分支神經(jīng)元的形態(tài)發(fā)育、突觸傳遞以及內(nèi)在特性等，也不影響翻滾行為的運(yùn)動(dòng)輸出。這些結(jié)果提示PPK26可能在第四類樹突分支神經(jīng)元中參與機(jī)械轉(zhuǎn)導(dǎo)。

　　此外，通過(guò)遺傳互作（genetic interaction）實(shí)驗(yàn)該研究發(fā)現(xiàn)PPK26和PPK在傷害性機(jī)械刺激感受中位于同一條通路中，而Piezo則在另外一條不同的通路中發(fā)揮作用。與此相一致，該工作還發(fā)現(xiàn)PPK26 和PPK 的細(xì)胞膜定位是相互依賴的并且二者并不影響彼此的表達(dá)；相反，Piezo 則并不影響PPK26 和PPK的細(xì)胞膜定位。PPK26和PPK在果蠅幼蟲機(jī)械性傷害刺激感受中的作用模式可以為哺乳類機(jī)械感受的研究提供新的思路。 

　　該課題由博士生郭延猛、王玉萍等人在王佐仁研究員的指導(dǎo)下合作完成。該工作得到了中科院戰(zhàn)略先導(dǎo)（B）項(xiàng)目(XDB02010005)以及科技部“973”項(xiàng)目(2011CBA0040)的支持。作者感謝賽諾菲-中科院上海生科院優(yōu)秀人才獎(jiǎng)勵(lì)基金的資助。

　　左：ppk26突變體果蠅幼蟲對(duì)機(jī)械性傷害刺激的行為反應(yīng)比率顯著降低，且PPK不能轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞膜。中：野生型果蠅幼蟲對(duì)機(jī)械性傷害刺激表現(xiàn)出翻滾行為。右：ppk突變體果蠅幼蟲對(duì)機(jī)械性傷害刺激的行為反應(yīng)比率顯著降低，且PPK26不能轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞膜。