哺乳动物离子通道蛋白晶体结构研究的突破

佚名

        在Science杂志上，MacKinnon和同事们最近发表了两篇文章，是关于Shake家族的哺乳动物电压依赖性K+  通道(voltage-dependent  K+  (Kv)  channel)的结构。Kv离子通道根据膜电压来调控K+的穿膜过程。之前我们对于K+通道的结构信息主要来自于对原核生物离子通道的研究，因为原核生物较容易高表达离子通道相关基因。进一步地，这些最新文章则研究了大鼠脑中Kv1.2离子通道及其β2亚基的晶体结构（β亚基可以在体内调控哺乳动物Kv离子通道的活性），分辨率可达2.9-Å。

        这个四倍性复合物（由四个相同结构对称地组成），具体的结构如下：穿膜区域，包括通道的孔和四个电压感应器（voltage  sensor）；一个膜内(T1)结构域，由四个Kv1.2亚基的N末端构成；四个β2亚基，结合到T1结构域上。该离子通道的孔看起来似乎开口着，有些类似于原核生物K+通道，但有一个重要区别就是：Kv1.2离子通道内螺旋的曲率（curvature）是由保守的Pro-X-Pro序列引起的，而原核生物K+通道的曲率则是因为一个Gly氨基酸残基而引起的。离子通道的孔与细胞质由很大的侧入口（side  portal）相连。这个侧入口所处的位置是在孔和T1结构域之间。从T1结构域和β亚基的N末端所处的位置和特性，以及侧入口的静电学特性（electrostatic  properties）来看，这些末端很可能是不被激活的肽链，仅仅作为堵塞侧入口的“塞子”。这个结构表明了β亚基是怎样通过其他的方式来调控离子通道的功能。最后，因为电压感应器看起来是在蛋白质天然构型的内部，这就为下面一个问题提供了一个相对简单的答案：膜电压是如何影响已经敞开的离子通道的关闭或是开放的可能性？

        参考文献：Long,  S.  B.  et  al.  Crystal  structure  of  a  mammalian  voltage-dependent  Shaker  family  K+  channel.  Science  7  July  2005  (10.1126/science.1116269)

        Long,  S.  B.  et  al.  Voltage  sensor  of  Kv1.2:  structural  basis  of  electromechanical  coupling.  Science  7  July  2005  (10.1126/science.1116270)