記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校田長(cháng)麟教授研究組與德國萊布尼茨分子藥物所Adam Lange及孫涵課題組合作，應用固體核磁共振、單通道電生理及分子動(dòng)力學(xué)模擬等方法揭示了NaK離子通道的離子選擇性新機制。該研究成果已發(fā)表在《自然·通訊》上。
離子通道是細胞膜上的一類(lèi)特殊親水性蛋白質(zhì)微孔道，在細胞膜上形成動(dòng)作電位和梯度電位，決定細胞的興奮性和傳導性。絕大多數離子通道對不同的離子有選擇性的通透，但仍有一部分離子通道可以非選擇性地通過(guò)幾種離子。研究人員在KcsA鉀離子通道結構基礎上，提出了“鉀離子通道通過(guò)選擇過(guò)濾器中主鏈C=O形成水合離子配位方式實(shí)現離子選擇性”的靜態(tài)機制模型，獲得了廣泛認同。但是，近年來(lái)高分辨率X-射線(xiàn)晶體結構顯示NaK離子通道在結合不同離子時(shí)其靜態(tài)通道結構完全一致，這無(wú)法解釋其如何識別和通透這些離子。
田長(cháng)麟課題組以非選擇性通道NaK為研究對象，將其重組裝到磷脂雙分子膜內（還原離子通道所存在的細胞膜環(huán)境），并與Adam Lange組合作，通過(guò)魔角旋轉固體核磁方法獲得高分辨固體NMR譜圖，并獲得了不同金屬陽(yáng)離子條件下譜峰歸屬。NMR譜圖數據表明，NaK在生理環(huán)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。雙方進(jìn)一步通過(guò)固體核磁對原子間距離測量勾畫(huà)出了兩種構象的結構差別，并用分子動(dòng)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制。
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