几乎所有的细菌都依赖于相同的紧急阀门——蛋白质通道在压力下打开，释放大量细胞内容物。这是最后的努力，一种防止细菌在伸展到极限时爆炸和死亡的故障保护装置。如果我们了解这些蛋白质通道的工作原理，就可以设计抗生素药物来按需打开它们，通过利用许多物种共有的闸门来排出细菌的营养。

但是这些通道在实验室中操作起来很棘手。以及它们如何精确地打开和关闭，在机械力的影响下通过子导电状态并以脱敏状态结束，仍然知之甚少。现在，洛克菲勒的Thomas Walz实验室的新研究引入了一种新方法来激活和可视化这些通道，从而可以解释它们的功能。这些发现揭示了细菌中的关键膜蛋白，并且可以使用相同的方法来提高我们对人类类似通道的理解。

“我们实际上能够看到蛋白质通道通过一系列功能阶段的整个循环，”沃尔兹说。

Walz 长期以来一直专注于MscS ，这是一种嵌入细菌膜的蛋白质，可响应机械力而打开。MscS蛋白以封闭状态存在，同时停留在厚膜中。科学家曾怀疑，当积液导致细胞膨胀并对细胞膜施加张力时，它会拉伸得如此之薄，以至于其蛋白质会突出。进入一个陌生的环境，蛋白质通道突然打开，释放细胞内容物并释放压力，直到膜恢复到原来的厚度，通道猛然关闭。

但是，当一笑张，在瓦尔兹组中的博士后，在五年前测试这个理论，再造MSCS蛋白质分解为小的定制设计的膜片，他发现，它是不可能的奖金由自然范围内变薄膜通道开放. “我们意识到膜变薄并不是这些通道的打开方式，”沃尔兹说。

这些定制的贴片称为纳米圆盘，使研究人员能够在本质上是天然的膜环境中研究蛋白质，并使用冷冻电子显微镜对其进行可视化。Walz 和 Zhang 决定突破纳米圆盘技术的极限，用 β-环糊精去除膜脂，β-环糊精是一种用于从细胞培养物中去除胆固醇的化学物质。这引起了膜的张力，沃尔兹和他的团队可以用冷冻电子显微镜观察通道的相应反应——最终永久关闭，这种现象被称为脱敏。

他们观察到的结果与计算机模拟相匹配，出现了一种新的MscS功能模型。他们发现，当液体在细胞内积聚时，脂质会从各个角落进入，以帮助缓解整个细胞膜的张力。如果情况变得可怕，甚至与MscS通道相关的脂质也会逃跑。没有脂质使它们保持关闭，通道就有了打开的腿部空间。

“我们可以看到，当你将膜暴露于 β-环糊精时，通道打开然后再次关闭，”沃尔兹说。

Walz 和 Zhang用 β-环糊精操纵纳米圆盘的新方法将使研究人员能够研究数十种类似的机械敏感蛋白通道，最终在实验室中检验他们的假设。许多这样的蛋白质在人类中发挥着关键作用，从听觉和触觉到血压的调节。然而，更直接的兴趣是利用许多不同细菌赖以生存的蛋白质通道的前景。鉴于 MRSA 等危险的抗生素耐药细菌的兴起，新的药物靶点尤其必要。

Walz 说， MscS和相关的细菌蛋白质通道MscL是“非常有趣的药物靶点”。“几乎每一种细菌都有这些蛋白质中的一种。因为这些通道分布如此广泛，一种靶向MscS或MscL的药物可能成为一种广谱抗生素。”

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