Membrane curvature governs the distribution of Piezo1 in live cells.
Membrane curvature governs the distribution of Piezo1 in live cells.
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DOI：
10.1038/s41467-022-35034-6
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发表时间：
2022-12-03
影响因子：
16.6
通讯作者：
Shi, Zheng
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Yang, Shilong;Miao, Xinwen;Arnold, Steven;Li, Boxuan;Ly, Alan T.;Wang, Huan;Wang, Matthew;Guo, Xiangfu;Pathak, Medha M.;Zhao, Wenting;Cox, Charles D.;Shi, Zheng
PIEZO1是一种真正的机械敏感离子通道，在哺乳动物细胞中广泛表达。Piezo1在细胞内的分布对包括胞质分裂、细胞迁移和伤口愈合在内的各种生物学过程是必不可少的。然而，指导Piezo1亚细胞分布的基本原理在很大程度上仍未被探索。在这里，我们证明了膜曲率是活细胞质膜中Piezo1空间分布的关键调节因素。PIEZO1从高度弯曲的膜突起(如丝状足突)中排出，并富含到纳米尺度的膜内陷。对Piezo1的曲率相关分类的量化直接揭示了Piezo1-膜复合体的原位纳米几何结构。丝状伪足上的PIEZO1密度在激活时增加，与钙无关，这表明通道在打开时变平。因此，Piezo1的表达抑制丝状足的形成，这种作用随着通道的激活而减弱。这项研究表明，细胞膜的曲率直接调节Piezo1的空间分布，Piezo1是一种广泛表达的机械敏感离子通道。PIEZO1可能在激活时变平，并能机械地抑制膜动力学
Piezo1 is a bona fide mechanosensitive ion channel ubiquitously expressed in mammalian cells. The distribution of Piezo1 within a cell is essential for various biological processes including cytokinesis, cell migration, and wound healing. However, the underlying principles that guide the subcellular distribution of Piezo1 remain largely unexplored. Here, we demonstrate that membrane curvature serves as a key regulator of the spatial distribution of Piezo1 in the plasma membrane of living cells. Piezo1 depletes from highly curved membrane protrusions such as filopodia and enriches to nanoscale membrane invaginations. Quantification of the curvature-dependent sorting of Piezo1 directly reveals the in situ nano-geometry of the Piezo1-membrane complex. Piezo1 density on filopodia increases upon activation, independent of calcium, suggesting flattening of the channel upon opening. Consequently, the expression of Piezo1 inhibits filopodia formation, an effect that diminishes with channel activation. This study demonstrates that the curvature of the cell membrane directly regulates the spatial distribution of Piezo1, a widely expressed mechanosensitive ion channel. Piezo1 may flatten upon activation and can mechanically inhibit membrane dynamics
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