從中(zhōng)國(guó)科(kē)學技(jì)術大學獲悉,該校(xiào)田長麟教授研究組與德國萊布尼(ní)茨分子藥物所Adam Lange及孫涵課題組合作,應用(yòng)固體核磁共振、單通道(dào)電生理及分子動力(lì)學模擬等方法揭示了NaK離子(zǐ)通道的離子選擇性新(xīn)機製。該研究成果已發表在《自然 通訊》上。
離子通道是細胞膜上的一類特(tè)殊(shū)親水性(xìng)蛋白質微孔道,在細胞膜上形成(chéng)動作電位和梯(tī)度電位,決定細胞的興奮性和傳導(dǎo)性。絕大(dà)多數離子通道對不同的離子有選擇性的通透,但仍有一(yī)部分離子通(tōng)道可以(yǐ)非(fēi)選擇性地通過幾種離子。研究人(rén)員在KcsA鉀離子通道結構基礎上,提出(chū)了“鉀離子通道通過選擇過濾(lǜ)器中主鏈(liàn)C=O形成水合離子配位方式實現離子選擇(zé)性”的靜態機製模型,獲得了廣泛認同(tóng)。但是,近年來高分辨率X-射線晶體結構顯示NaK離子通道在結合不同離子時其(qí)靜態(tài)通道結構完全一致,這無法解釋其如何識別和(hé)通透這些離(lí)子。
田長麟課題組以非選擇性通道NaK為研究對(duì)象,將其重組裝到磷(lín)脂(zhī)雙分子(zǐ)膜(mó)內(還原離子通道(dào)所存在(zài)的細胞膜環境),並與Adam Lange組合作,通過魔角旋轉固體核磁方法獲得高分辨(biàn)固體NMR譜圖,並獲得了(le)不同金屬陽離子條件下譜峰歸屬。NMR譜圖數據表明,NaK在生理(lǐ)環境下通道存在兩種構象,鉀離子選擇結合其中一種,而鈉離子選擇另一種。雙方(fāng)進一步通過固體(tǐ)核磁對原(yuán)子間(jiān)距離測量(liàng)勾畫出了兩種構象的結構差別,並用分子(zǐ)動力學(xué)模擬的方法驗證了兩種構象分別對K 和Na 有高度的選擇性。
這一研究成果提出了離子通道選擇性的新機製。
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