工程师和神经科学家把四个触摸感应,电响应的蛋白质测试

这是一个成熟的事实,你身体的每个细胞都对身体接触。他们不都反应在完全相同的到处都在你的脾细胞不会跳像一只受惊的猫如果它被针戳。但在整个人体,信封和支持细胞的物理材料和结构随着他们的成长,对他们的日常任务扮演着更重要的角色,他们的健康和行为。

例如,它是不可能得到复杂的生物结构血管和神经生长在培养皿中;他们需要正确的组合的外部结构的支持。将振动转换成的头发在你的耳朵电信号发送给你的大脑甚至纳米级运动很敏感。和肠道内的各种细胞消化胃里满是履行职务时。

尽管知道触摸和物理力发挥重要作用在生物过程的许多方面,对它是如何运作的。不同的细胞有不同的感应和传导通路信号产生联系。身体的和不断增长的细胞外,可以放置在某种实验装置测量这些输入和输出的能力并不容易。

在《华尔街日报》2月16日在网上发表的一篇论文美国国家科学院院刊》上,机械工程师和杜克大学的神经生物学家削弱知识差距。

使用原子力显微镜和电生理学,研究者测量上限和下限的功能四个蛋白质,发出电信号对物理刺激的反应。结果显示宽广的能力,打开新的问题关于专业的触摸感应细胞如何管理操作以及他们所做的。

“每一个感觉系统有限的背景噪音必须克服检测信号。我们的眼睛可以感觉到光能量非常接近这个极限,使它们非常敏感,甚至单个光子,”迈克尔说年轻,研究科学家诃子疗法进行了研究作为杜克大学博士生。“但即使细胞加载了这些蛋白质,我需要加起来十亿倍的能量比阈值生成任何可发觉的信号。很奇怪,真的。”

四个年轻蛋白质研究的成员两个细胞families-Piezo1和Piezo2 TREK1和TRAAK。Piezo2主要存在于感官细胞,如皮肤生成触摸感应信号的神经元,大脑,虽然它的近亲Piezo1被发现在低水平的细胞帮助调节自动化生物过程如血压和细胞迁移。TREK1和TRAAK都发现主要在神经系统,扮演一个未知的角色,帮助传递信号,可以通过许多不同类型的刺激激活以外的联系。

衡量这些细胞的边界的能力,年轻与Jorg Grandl,杜克大学的神经生物学教授,生长细胞里塞了满满的一个蛋白质。然后他去Stefan Zauscher,杜克大学的机械工程和材料科学教授,找出如何最好地测量戳时他们的反应和刺激。

Zauscher设置了一个团队原子力显微镜。悬臂梁几乎不可见肉眼,这台机器可以施加力量小10 piconewtons-a力的1000万倍不到一个羽毛放在你的手。

对于每个protein-filled细胞,年轻的测量得到所需的最少的力可发觉的信号,最多的电活动它可以生成和一般行为的信号。例如,是否短和强烈或长而温和的。

令人惊讶的是,年轻人在他们的反应,发现了一个大范围尽管蛋白质的相似性。一些细胞释放电反应几乎瞬间,而其他人有一个延迟超过10倍的时间。也有广泛的敏感性,乞讨问题的其他因素可能发挥作用在这些蛋白质是如何帮助调节身体的生化活动。

“我们直接把这些细胞的蛋白质,以确保我们有一个反应,但他们的具体位置在细胞可能更重要的是他们如何工作,或其结构环境中可能发挥重要作用,”年轻人说。“这将是有趣的比较这些结果这些蛋白质的细胞已经特性,因为他们可能已经进化到有正确的数量在正确的地方来优化他们的反应。”