二氧化碳传感器:如果血液太酸,你就会死

神经细胞连接蛋白可以检测二氧化碳,并可能参与呼吸、听觉和生殖等多种过程。
12月1日

采访

路易斯·梅,华威大学

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神经细胞连接蛋白可以检测二氧化碳,并可能参与呼吸、听觉和生殖等多种过程。

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神经细胞,连接蛋白,可以检测到二氧化碳,并且可以参与各种各样的过程,比如呼吸,联接蛋白分子听觉和生殖。

露易丝:你需要监测你血液中的二氧化碳含量。二氧化碳与水反应产生氢离子,所以它使血液变得更酸,因为酶对氢离子很敏感,如果你的血液变得太酸,你就会死。

那么,在你出现之前,科学家和医生是怎么认为二氧化碳被记录下来的呢?

路易斯:所以主要的理论是通过pH值来测量,也就是测量这些氢离子的数量。有很多证据证明这一点,这肯定是有关系的。但有更多的证据表明,二氧化碳也被直接监测,这也是我们正在研究的。

克里斯:为了做到这一点,首先,在哪里发生,其次,如何发生?

Louise -我们观察大脑,脑干中的髓质。之前的研究结果表明,如果你把pH值去掉。所以如果你保持氢离子的浓度不变而只是改变二氧化碳的浓度,你仍然会得到反应。如果你对动物这样做,它们对二氧化碳的反应仍然会增加呼吸。

所以,大脑的那个部分显然是非常敏感的,不仅对pH值敏感,而且对二氧化碳分子本身也很敏感。

露易丝-没错。

克里斯-那你是怎么做到的?

路易斯-一种叫做连接蛋白26的蛋白质,在大脑的这个区域被发现与呼吸有关。它在膜上形成孔。六个这样的蛋白质聚集在一起,形成一个半通道。所以,因为它们在大脑中与呼吸有关的区域被发现,我的小组认为它们可能与此有关。

Chris -当它们正常地在细胞上表达时-这些连接-形成这些孔,什么进出这些孔?

露易丝-所以,这是一个很大的洞。千道尔顿是穿过的物体的大小。像ATP这样的信号分子。

克里斯:那么,你认为二氧化碳是如何与这些管子相互作用的呢?

路易斯:我的小组已经证明,连接蛋白26确实会在二氧化碳的作用下打开。我要找的是一个结合点,在那里二氧化碳可以附着在通道上,使通道打开。

克里斯:在你把它作为一种假设之前,有没有什么东西是你可以看的?我们知道它以这种方式在这个环境中起作用,那么它对这个连接蛋白也起同样的作用吗?

露易丝-是的。这就是我们开始的东西。所以,我们知道二氧化碳可以通过产生氨基甲酸酯残留物与一些分子结合。所以,当二氧化碳与一种特定的氨基酸结合时,这种氨基酸被称为赖氨酸。它们存在于植物和动物中,也存在于血液中的血红蛋白中,所以我们从假设开始,这就是这里发生的事情。

克里斯-那你是怎么做到的?

露易丝:我们知道26号连接,也就是我研究的那个,对二氧化碳敏感。但我们也知道与之相关的两个连接蛋白也很敏感。它们也能吸收二氧化碳。所以,我们所做的就是把赖氨酸环化这些赖氨酸在这三种细菌中都存在,但在另一种我们知道对二氧化碳不敏感的细菌中却不存在。

克里斯-真聪明。所以,他们所做的基本上就是把你的注意力引向蛋白质的一个可能部分。那么,你如何处理这个区域来看看你是否可以欺骗那些通常对二氧化碳没有反应的细胞,让它们对二氧化碳有反应,这就证明你找到了真正的面积。

露易丝:对,没错。所以,我们所做的就是把它拿出来突变一个不敏感的连接蛋白,你想要这些残基的连接蛋白然后我们把它环到对二氧化碳敏感的连接蛋白上。正如我们所料,它变得对二氧化碳敏感。

克里斯-那么,当二氧化碳进入赖氨酸时,它是如何使通道改变其活性的呢?

路易斯-所以,我们认为这是通过我们所说的盐桥相互作用,静电相互作用。所以,当二氧化碳结合,产生新的残基时,它带一个负电荷。然后我们看半通道,这是6个这样的连接蛋白彼此相邻。在下一个连接蛋白上,有一个带正电的氨基酸,离赖氨酸很近。近到可以相互作用。所以,我们相信你最终会在亚单位之间相互作用,改变可以打开它的通道的确认。

Chris -你测试过了吗,看看这是否真的会发生n体内或者在这个阶段,这只是一个理论?

Louise -我们做过突变研究,我们拿走了正极,并表明它阻止了通道的工作。但就动物试验而言,他们还在进行中。

克里斯:如果你已经确定了这一点,它在科学上和临床上的意义是什么?

露易丝:所以,这很令人兴奋。如果我们能确定这是二氧化碳结合位点,它使连接蛋白26成为二氧化碳受体。连接蛋白以前从未被认为是受体。因为它们有这么大的孔,这些通道的打开将允许大分子进出细胞。有一种可能性是连接蛋白可能是配体的受体,只是它们还没有被发现。

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