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(guó)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(guò)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(guò)結(jié)晶MthK通道。在得到初始低分辨率晶體生長(zhǎng)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(guò)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(méi)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(guò)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(méi)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(guó)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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