南开大学药学院（助力新型止痛药开发）

疼痛是一种生物体的警告信号，一般由环境因素激活的伤害感受器探测，并通过机械力敏感通道开放来实现信号传导。近日，南开大学沈月全/杨雪团队在Cell Reports杂志上发表了题为Cryo-EM structure of the human TACAN channel in a closed state的文章，该研究运用冷冻电镜技术解析了TACAN蛋白在静息状态下的三维结构，并结合电生理实验和分子动力学模拟的方法确定了TACAN蛋白的离子传导路径以及可能的机械门控机制。

TACAN蛋白的冷冻电镜结构

机械力传导是指将机械力刺激转化成电化学信号最终引起细胞反应的过程。我们熟知的很多生理功能，如触觉，听觉，痛觉，本体感觉等都依赖于机械力传导。这些生理过程的发生往往处于毫秒甚至微妙级别，这说明，细胞膜上的机械门通道(MSCs)是感知和传递这些机械力刺激的关键所在。2020年3月加拿大科学家发现了一个新型离子通道，命名为TACAN，可以感知日常生活中的急性机械性疼痛，例如锤子砸到手指上引发的痛觉。

该团队通过分析TACAN的冷冻电镜结构，发现TACAN二体的组装和另外一个机械力敏感通道OSCA（植物渗透压敏感机械力通道）二体存在着很大的相似性。通过电生理实验和分子动力学模拟的方法，团队认为TACAN蛋白在静息状态下，处于一种关闭状态（这一点和其它课题组发表的结果类似），可能需要其他未知的辅助因子来帮助通道转变成另外一种状态（比如预激活状态），在感知机械力后，才能进一步转换成开放状态。这种双重锁定的机制和TACAN作为急性机械疼痛的生物学功能是相符合的。

TACAN蛋白的可能激活机制

目前该团队所得到的研究结果支持TACAN是一种新型的机械力敏感的离子通道。可以预见将来会有更多的数据来进一步判断TACAN的确切生物学功能，更多、更广范围内的科学争论对于新型机械力敏感离子通道的发现和新型止痛药的开发会具有重要的意义。

南开大学药物化学生物学国家重点实验室的沈月全教授和杨雪副研究员为本文的共同通讯作者，南开大学生命科学学院博士研究生陈晓哲、王耀杰、博士后李洋为本文的共同第一作者。该工作冷冻电镜数据采集于浙江大学冷冻电镜中心。

南开大学药物化学生物学国家重点实验室于2011年经批准正式筹建，2014年12月通过验收，为依托南开大学的独立科研实体。药物化学生物学国家重点实验室集中了南开大学在化学、生物学、药学、医学领域的优势力量，以化学生物学为基础开展药学研究，形成了一支结构合理的学术队伍。

近年来，实验室发表SCI论文1539篇，其中JCR一区论文939篇，TOP期刊文章976篇，论文总引用20152次，平均每篇引用13.1次，论文被引频次位于全球前1%的最高被引论文8篇，他引超过50次论文84篇。申报专利221项，已授权专利82项，主持的新药研发项目进入临床试验1项，获得临床试验批件4项，展示了在科研前沿取得突破性进展的实力。

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南开大学生命科学学院建有国家级示范性生物实验教学中心、艾滋病研究中心、肿瘤生物学中心、昆虫学研究所和公共实验平台，是国家生命科学与技术人才培养基地、国家理科基础科学人才培养基地。2007年至今，学院先后获得国家科技进步二等奖2项，2项成果入选中国高校十大科技进展；共发表国外学术杂志收录论文600篇，其中影响因子大于5的150余篇，以通信作者单位或第一作者单位在NATURE、PNAS、Blood等国际知名杂志上的论文近20篇，科研成果申请专利近60项，获得专利授权36项。

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本文素材来自：南开大学生命科学学院、药物化学生物学国家重点实验室等