研究人員發(fā)現(xiàn)了非規(guī)范的離子通道激活途徑
離子通過細(xì)胞膜的通道由離子通道控制,離子通道是調(diào)節(jié)重要過程(例如心跳)的蛋白質(zhì)復(fù)合物,并且是藥物開發(fā)的目標(biāo)?,F(xiàn)在,由西班牙研究人員領(lǐng)導(dǎo)的威斯康星大學(xué)的一項研究提出了一種新的模型來解釋這些通道的孔隙是如何打開和關(guān)閉的。
離子通道賦予細(xì)胞電和可興奮的能力,并負(fù)責(zé)重要的細(xì)胞過程,例如心跳的產(chǎn)生和傳播,神經(jīng)元之間的信號傳遞,神經(jīng)遞質(zhì)的分泌以及疼痛通過身體的擴散。當(dāng)離子通道失效時,會出現(xiàn)心臟病或神經(jīng)病變等問題。
“由于它們的性質(zhì)和功能,它們是治療高血壓,心律失常和其他疾病的藥物的理想治療目標(biāo),以及一些節(jié)肢動物或蛇毒素起作用的地方,”研究員AnaFernándezMariño說,她在逗留期間在威斯康星大學(xué)(美國),發(fā)現(xiàn)了一種解釋離子通道如何被激活的新方法。
這些是跨膜蛋白結(jié)構(gòu),其作為門的系統(tǒng),通過孔來調(diào)節(jié)離子 - 鉀,鈉,鈣,氯等的通過。通過來自通道的另一區(qū)域(稱為電壓傳感器)的刺激來打開或關(guān)閉孔,其檢測膜的電位的變化。
到目前為止,人們認(rèn)為孔和電壓傳感器通過接頭(約15個氨基酸的螺旋)耦合,這可以通過電壓傳感器的運動來觸發(fā)。這是離子通道的兩個部分之間的耦合機制的規(guī)范視覺。
但FernándezMariño的研究發(fā)現(xiàn)了一種非規(guī)范途徑,它涉及由部分電壓傳感器和部分孔隙組成的氨基酸片段。這兩個部分像拉鏈一樣相互調(diào)整,以觸發(fā)通道的打開或關(guān)閉。細(xì)節(jié)發(fā)表在Nature Structural&Molecular Biology上。
“為了進行這項研究,我們使用了一個名為Shaker的鉀通道模型,以及誘變,電生理學(xué),熒光技術(shù),分子動力學(xué)模擬和能量計算,我們已經(jīng)能夠分析耦合的分子途徑。介于電壓傳感器和孔隙之間,“FernándezMariño解釋說。
這種新方法有助于解釋最近發(fā)現(xiàn)的一些離子通道受電壓調(diào)節(jié),例如所謂的人類以太偶像相關(guān)基因(hERG)幾乎沒有接頭。它是僅五個氨基酸的片段,并且對于兩個片段之間的偶聯(lián)是不必要的。
“因此,我們的研究開啟了關(guān)于離子通道如何響應(yīng)非規(guī)范路徑的電壓信號的爭論,這對于具有結(jié)構(gòu)良好的連接器的振蕩器類型和hERG系列以及其他幾乎沒有聯(lián)系人,“FernándezMariño說。“如果我們更好地了解這些離子通道如何發(fā)揮作用,我們將更好地了解它們調(diào)節(jié)的生理機制以及它們的病理,這將有助于我們設(shè)計新的藥物來改善我們的生活質(zhì)量。”
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