庆祝 2021 年诺贝尔生理学或医学奖 [信息图]
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庆祝 2021 年诺贝尔生理学或医学奖 [信息图]
谁获得了 2021 年诺贝尔生理学或医学奖？
2021 年诺贝尔生理学或医学奖由 Ardem Patapoutian 博士和 David Julius 博士共同获得，以表彰他们分别在触觉和温度感知关键离子通道方面的发现。
BioRender 团队在得知这两项诺贝尔奖获奖发现后感到非常兴奋，并希望通过为每一项发现制作详尽的信息图来庆祝！请查看下方的 免费、可完全编辑的信息图 。特别感谢 Ardem Patapoutian 博士及其实验室与我们合作制作了他们的信息图！
Ardem Patapoutian 博士对机械敏感性 PIEZO 通道的发现
触觉感知的关键：PIEZO 通道
Ardem Patapoutian 博士是谁？
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Ardem Patapoutian 博士（哲学博士）是斯克里普斯研究所（Scripps Research）的霍华德·休斯医学研究所（HHMI）研究员。他共同获得了 2021 年诺贝尔生理学或医学奖。
他的研究重点是躯体感觉的潜在机制，特别是负责感知热量和机械应力的离子通道。
PIEZO 通道的分子结构
PIEZO1 和 PIEZO2 都具有三叶螺旋桨状结构。它们均由三个相同的蛋白质亚基组成，这些亚基结合在一起形成中央跨膜孔道。
PIEZO 通道：它们如何实现机械感知？
PIEZO1 和 PIEZO2 都是由机械力激活的阳离子通道。根据蛋白质结构预测，当受到机械应力时，PIEZO 通道的“叶片”会发生杠杆式的扁平化运动。这会打开它们的中央孔道，允许阳离子进入细胞。
PIEZO 通道在生理学和医学中的相关性
自发现以来，PIEZO1 和 PIEZO2 已被证明是人体内至关重要的机械传感器，它们促成了从呼吸到免疫细胞调节等许多重要的生物功能。
肺部
• PIEZO2 在呼吸组织中充当气道牵张感受器，对维持正常呼吸至关重要。
血压
• PIEZO1 和 PIEZO2 均可作为压力感受器，在血压调节中发挥核心作用。
血管细胞
• PIEZO1 是血管中剪切应力的重要感受器，对于胚胎血管发育必不可少。
膀胱
• PIEZO2 是膀胱尿路上皮和支配感觉神经元中的牵张感受器。
疟疾
• 研究表明，PIEZO1 的多态性和突变对疟疾症状具有保护作用。
免疫细胞
• PIEZO1 可调节巨噬细胞的吞噬活性，从而促进红细胞的更新。
David Julius 博士发现的
温度敏感型 TRP 离子通道
我们如何感知温度？
David Julius 博士是谁？
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加州大学旧金山分校生理学系教授兼系主任 David Julius 博士（哲学博士）共同获得了 2021 年诺贝尔生理学或医学奖。他的研究重点在于人体如何感知热、冷和化学刺激，这为理解疼痛的本质提供了新见解，并为疼痛治疗开辟了新靶点。
为什么 TRP 离子通道很重要？
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在日常生活中，我们感知到的数百万种感觉都是由构成复杂信号通路的分子受体处理的。例如，多亏了瞬时受体电位（TRP）离子通道，我们才具备了感知冷热的能力，这对生存至关重要。Julius 博士利用自然界中的独特分子——包括狼蛛和珊瑚蛇的毒素，以及辣椒中产生“辣味”的辣椒素——对这一受体家族进行了广泛研究，旨在揭示温度和疼痛感知的信号是如何传递到大脑的。
伤害性感受：我们如何感知有害刺激？
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伤害感受是指我们的躯体感觉系统检测到有害的机械、热或化学刺激并产生痛觉的过程。当发生损伤或炎症时，皮肤中一组特殊的神经元会发生敏化，从而触发 TRP 离子通道的激活。一旦激活，这些通道会增强信号向脊髓中的二级神经元以及随后向大脑的传递，从而引起急性不适或疼痛的感知。
例如，当皮肤暴露于热源时，自由神经末梢中的 TRVP1 通道会被激活，导致热信号通过神经传导至脊髓上行通路。大脑接收到该信号后，会产生相应的反应。
有哪些应用？
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- TRP 通道是新一代止痛药/镇痛药物的潜在靶点。
- 独特感觉系统的合成设计可用于工业应用中的生物传感器。
- 热/冷超敏反应和低敏反应疾病的潜在治疗方法。
奖励模板
我们还将信息图表拆分为这些小巧的模板，以便您能快速轻松地根据您的科学研究进行自定义！
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参考文献
[触觉感知的关键：PIEZO 通道]
1. ®© 诺贝尔基金会
2. “实验室成员。” Patapoutian 实验室，https://patapoutianlab.org/people
3. 进阶信息。NobelPrize.org。Nobel Prize Outreach AB 2021。2021 年 11 月 2 日，星期二。<https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2021/advanced-information/>
4. Piezo1 和 Piezo2 是不同机械激活阳离子通道的重要组成部分 (2010) PMID: 20813920
5. 基于结构的 Piezo 机械敏感性膜穹顶机制 (2017), PMID: 29231809
6. 哺乳动物触觉通道 PIEZO2 的结构与机械门控 (2019), PMID: 31435011
7. Piezo2 感知气道扩张并介导肺充气诱发的呼吸暂停 (2017) PMID: 28002412
8. PIEZO 介导神经元对血压的感知及压力感受器反射 (2018) PMID: 30361375
9. Piezo1 将血管结构与生理力整合 (2014), PMID: 25119035
10. Piezo1 是一种机械激活离子通道，是小鼠血管发育所必需的（2014），PMID: 24958852
11. 感觉神经元和尿路上皮细胞中的 PIEZO2 协调排尿（2020），PMID: 33057202
12. 非洲人群中常见的 PIEZO1 等位基因会导致红细胞脱水并减弱疟原虫感染（2018），PMID: 29576450
13. 机械敏感离子通道 PIEZO1 的一种常见多态性与人类预防重症疟疾有关（2020），PMID: 32265284
14. 非洲人群中常见的 PIEZO1 等位基因会导致红细胞脱水并减弱疟原虫感染（2018），PMID: 29576450
15. PIEZO1 在小鼠和人类铁代谢中的作用（2021）PMID: 33571427 触觉感知的基础：PIEZO 通道
[我们是如何感知温度的？]
1. https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2021/press-release/
2. https://gairdner.org/award_winners/david-julius/
3. Julius, D., 2013. TRP 通道与疼痛。《细胞与发育生物学年度评论》29, 355–384.. doi:10.1146/annurev-cellbio-101011-155833
