文章的*作者和通訊作者之一是浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院2010年引進(jìn)的葉升教授，論文的其他作者有中科院上海藥物所的李揚(yáng)博士以及美國西南醫(yī)學(xué)中心的姜有星博士。姜有星博士和葉升博士為本文的共同通訊作者。
鈉、鉀離子帶相同電荷，同屬一族，性質(zhì)相似，僅在離子直徑上有區(qū)別。然而鉀離子通道能夠選擇性地通透鉀離子，而不通透直徑比鉀離子更小的鈉離子。是什么機(jī)制使得鉀離子通道能夠選擇性通透鉀離子呢？2003年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者MacKinnon通過對(duì)鉀離子通道KcsA的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鈉離子濃度升高而鉀離子濃度降低到3mM以下時(shí)，KcsA通道的離子篩結(jié)構(gòu)塌陷為不通透構(gòu)象，因此MacKinnon認(rèn)為是離子篩結(jié)構(gòu)的構(gòu)象變化使得鉀離子通道選擇性地通透鉀離子。然而許多離子通道專家基于他們的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并不*認(rèn)同此機(jī)制。
這項(xiàng)研究報(bào)道了鉀離子通道選擇性通透鉀離子的一種新機(jī)制。研究人員在研究MthK通道時(shí)發(fā)現(xiàn)：MthK通道在條件下（鉀離子*不存在）是可以通透鈉離子的，在此基礎(chǔ)上加入微量（1mM）的鉀離子則阻斷鈉電流，MthK這個(gè)性質(zhì)和KcsA通道*不同，反而和前述的其他離子通道專家所觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象類似，這個(gè)現(xiàn)象在離子通道領(lǐng)域叫anomalous mole-fraction effect。為了深入理解MthK的離子選擇性質(zhì)，研究人員通過結(jié)晶MthK通道。在得到初始低分辨率晶體生長條件之后，結(jié)合兩個(gè)定點(diǎn)突變將晶體的衍射能力推進(jìn)到1.45埃，得到了目前世界上zui高分辨率的鉀離子通道晶體結(jié)構(gòu)。
在此基礎(chǔ)上，研究人員還通過分析MthK鉀離子通道選擇性離子篩在三種不同條件下的結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)在*沒有鉀離子存在的條件下，MthK通道的離子篩仍然維持通透構(gòu)象，和功能實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的MthK通道在條件下可以通透鈉離子現(xiàn)象相符。這個(gè)*的原子分辨率還使得我們可以通過分析鉀離子的反常散射看到在高鉀離子濃度條件下，鉀離子在離子篩四個(gè)結(jié)合位點(diǎn)均衡分布；在低鉀離子濃度條件下，鉀離子在離子篩內(nèi)傾向結(jié)合1，3位點(diǎn)，和功能實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的微量鉀離子阻斷鈉電流現(xiàn)象相符。這些結(jié)構(gòu)分析和功能實(shí)驗(yàn)為離子通道領(lǐng)域中幾十年前就發(fā)現(xiàn)但一直沒有清晰機(jī)制的一個(gè)生物物理現(xiàn)象- anomalous mole-fraction effect提供了一個(gè)有強(qiáng)有力實(shí)驗(yàn)依據(jù)的解釋。
葉升教授于1991年畢業(yè)于廈門大學(xué)生物學(xué)系。1991-1996年，在*生物物理研究所完成研究生階段的學(xué)習(xí)，獲得了博士學(xué)位，期間師從中國結(jié)構(gòu)生物學(xué)前輩梁棟材院士和常文瑞院士。1996-2001年，分別在貝勒醫(yī)科大學(xué)和德克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心從事博士后研究。2001-2005年，分別在圣地亞哥SYRRX INC公司以及德克薩斯A&M健康科學(xué)中心從事科研工作。2005-2008年，在德克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心擔(dān)任講師。2008年9月至2009年1月，在哈佛霍普金斯醫(yī)學(xué)研究所擔(dān)任研究專家。2009年至今，擔(dān)任德克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心助理教授。
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