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我科学家成功解析特殊蛋白结构

来源:中国科学报 2012-05-24 邱锐

  近日,清华大学医学院教授颜宁的研究组成功解析出电压门控钠离子通道细菌同源蛋白NavRh的晶体结构,并对其功能性质和工作机理进行了研究。这是科研人员第一次解析出处于灭活构象的电压门控离子通道的结构,也是第一次发现钠离子通道中的抑制离子结合位点。该成果日前在线发表于《自然》杂志。

  据介绍,电压门控钠离子通道广泛存在于人体中,能够引起可激活细胞的动作电位,在神经兴奋与传导、中枢神经系统的调控、心脏搏动、平滑肌蠕动和骨骼肌收缩等过程中都具有重要功能,是人体电信号传导过程的必需蛋白。而一旦电压门控钠离子通道的功能产生缺陷,将会引发严重疾病,如高血钾周期性麻痹、强直性肌痉挛症和心律不齐等,因而钠离子通道是重要的药物靶点。

  然而,虽然在国际上对于电压门控钠离子通道的功能研究已有60余年,但是对于该通道的结构生物学研究,由于技术上的巨大难度,进展十分缓慢。2001年电压门控钠离子通道的细菌同源蛋白被发现,为解析钠离子通道的结构提供了可能。10多年来全球许多结构生物学实验室都将其作为攻关项目。

  经过多年研究,颜宁团队解析了电压门控钠离子通道NavRh的三维晶体结构,首次从结构的角度报道了抑制离子钙离子在电压门控钠离子通道的结合位点,也首次获得处于灭活构象的电压门控离子通道。通过与另一电压门控钠离子通道NavAb的结构比对,颜宁团队首次根据三维晶体结构模拟了通道中门控电荷的转移过程。这项工作不但为真核电压门控钠离子通道功能的进一步研究提供了有力的结构依据,而且为该领域存在的重大争议问题提供了结构线索。此外,相对高性价比的纯化和结晶方法,使得NavRh可以用来进行以结构为基础的药物设计和药物筛选。

  据了解,该研究由颜宁小组与哈佛大学David Clapham教授以及诺贝尔奖获得者、洛克菲勒大学Roderick Mackinnon教授等研究组合作完成。上海同步辐射以及日本SPring-8同步辐射为数据收集提供了支持。

(http://news.tsinghua.edu.cn)
[更新:2012-05-24 14:40:27]
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