来自中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所的研究团队发现,炎性因子前列腺素E2(PGE2)通过调控电压门控钠离子通道Nav1.8的细胞内转运,增加其在细胞膜上的表达量,从而显著增强该通道的功能。这一发现不仅丰富了离子通道转运的细胞生物学基础理论,也为炎症介导的痛觉外周敏化机制提供了新的视角,进而为疼痛治疗开辟了潜在的新方向。该研究成果已发表于国际权威期刊《Traffic》。
该研究由生物化学与细胞生物学研究所鲍岚研究员领导。鲍岚团队利用分子克隆、抗体制备、免疫荧光双标记、共聚焦显微镜及免疫电子显微镜等先进技术,系统分析了不同神经肽受体亚型及离子通道在细胞及亚细胞水平的分布特征,为揭示其功能机制奠定了坚实基础。
电压门控钠通道在神经元动作电位的产生和传导中起核心作用,Nav1.8通道选择性高表达于初级感觉神经元,参与痛觉信号的传递。前列腺素作为重要炎性介质,其合成酶环氧化酶(COX)是非甾体抗炎药(NSAIDs)镇痛作用的关键靶点。PGE2能增强Nav1.8通道功能,但其具体的分子及细胞机制此前尚不明确。
本研究揭示,PGE2通过激活蛋白激酶A(PKA)信号通路,调节Nav1.8通道的细胞内转运过程,促进其向细胞膜的定位和表达,进而增强通道功能。这一机制为炎症因子介导的痛觉敏化提供了新的分子基础。
此外,研究团队还发现激肽前体分子通过带电荷小片段的聚集效应被分选进入大致密芯囊泡的调节型分泌途径,揭示了神经肽前体分选进入调节型分泌途径的新机制。分泌蛋白质的两条主要途径包括持续型分泌和调节型分泌,后者在细胞受到刺激时释放蛋白质,调节痛觉传递中的关键分子P物质的前体——速激肽前体的正确分选至关重要。
研究表明,速激肽前体的N端和C端分别带有相反电荷,多个带电荷氨基酸小片段的聚集通过静电相互作用促进其进入大致密芯囊泡。带有2个带电荷氨基酸的4-5个氨基酸小片段作为基本分选单位,逐步累积增强分子间聚集,显著提高分选效率,确保速激肽前体进入调节型分泌途径发挥生理功能。
该研究不仅深化了对离子通道和神经肽分泌机制的理解,也为炎症相关疼痛的分子治疗策略提供了理论依据。
(生物通:万纹)