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기계적 통각에서 초파리 Piezo의 역할

전문가 제언: 수용체 세포에 의한 기계적 자극의 전달은 청각, 접촉 및 통증과 같은 감각에 필요하다. 이온채널은 무척추동물에서 신경계의 기계적 전달체의 역할을 하지만 포유류의 기계적 전달에서 이 이온채널들의 기능적 보존은 관찰되지 않았다. 예로 일과성 수용체 전위 이온채널 족(TRP)인 no mechanoreceptor potential C(NOMPC)는 노랑초파리와 꼬마선충에서 기계적 전달체의 역할을 하지만 포유류에서는 상동분자종이 없다. Degenerin/상피 Na+채널(DEG/ENaC)족 멤버는 꼬마선충에서 그리고 아마도 노랑초파리에서 기계적 전달체이지만 기계적 힘을 감지하는데 그 포유류 동족체의 직접적인 역할은 알려져 있지 않다. 최근 Piezo 1(Fam38a)과 Piezo 2(Fam38b)가 포유류에서 기계적으로 활성화된 채널의 성분으로 확인되었다. Piezo 족은 진화론적으로 보존된 막 관통 단백질이지만 in vivo에서 기계적 감지에 기능을 하는지 여부는 알 수 없고 만일 기능을 한다면 그것들이 매개하는 기계감각적 양상이 된다. 여기서 저자 등은 노랑초파리의 단일 Piezo 멤버(Dmpiezo, CG8486))의 생리학적 역할을 탐색하였다. 인간세포에서 Dmpiezo 발현은 포유류의 대응 체에 유사하게 기계적으로 활성화된 전류를 유발하였다. 유해한 기계적 자극에 대한 행동반응이 Dmpiezo 유전자결여 유충에서 현저히 감소되었으나 반면 또 다른 유해자극이나 접촉에 대한 반응은 영향을 받지 않았다. 통각을 매개하고 DEG/ENaC 이온채널 유전자인 pickpocket(ppk)를 발현하는 Dmpiezo의 감각뉴런에서 유전자결여는 유해한 기계적 자극에 대한 반응을 악화시키는데 충분하였다. 더욱이 이와 동일한 뉴런에서 Dmpiezo의 발현은 구성 Dmpiezo 유전자결여 유충의 표현형을 구제하였다. 이에 따라 ppk-양성 뉴런으로부터 전자생리학적 기록이 Dmpiezo-의존성, 기계적으로 활성화된 전류임이 들어났다. 최후로 저자 등은 ppk-양성 세포에서 Dmpiezo와 ppk 기능이 병렬로 일어나고, 기계적 통각이 이 두 채널들의 부재 시 사라진다는 것을 발견하였다. 이 데이터들은 in vivo에서 기계적 전달에 Piezo 족의 생리학적 관련성을 입증하며, 기계감각적 통각에서 Piezo 단백질의 역할을 뒷받침 한다.

저자: Sung Eun Kim et. al.
자료유형: 연구단신