离子通道研究最新进展一览
摘要： 离子通道研究最新进展一览
长江学者《PNAS》解析离子通道新发现
来自约翰霍普金斯大学医学院神经科学系，中科院上海生命科学研究院国家新药筛选中心（National Center for Drug Screening）的研究人员发现了两种独立的激活因子对于重要的钾离子通道的不同作用，为研究通道基因与相关疾病之间的关系提供了重要信息，这一研究成果公布在《美国国家科学院院刊》（PNAS）杂志上。
领导这一研究的是美国Johns Hopkins大学医学院神经科学系教授，清华大学特聘"长江学者"讲座教授利民博士，其早年毕业于武汉大学，在美国Johns Hopkins大学医学院取得博士学位，主要致力于生物电信号的产生、机理和调节的研究。研究的项目主要集中在对钾离子有高度的选择性的一类离子通道（故称为钾离子通道）。
参与研究的中科院人员还包括南发俊（Fajun Nan），章扬名（Yangming Zhang，音译，生物谷注），前者任中国科学院上海药物研究所研究员、博士研究生导师、国家新药筛选中心副主任。主要研究领域为运用有机化学和组合化学相结合的方法设计与合成某些具有生物活性的有机分子及探针工具、药物构效关系研究等。
众所周知,在机体任何细胞膜的表面，都存在若干个调控离子和神经递质受体的特异性通道。就以离子通道为例，每个通道都是单个大分子的多肽，在每个分子中含有4个或多个同源重复序列的亚基，以跨膜形式形成了特异的通道。
这些通道的开闭，除了由机械原因调控的机械门控型外，主要根据调控信号的不同，而可分为电压门控和配体门控两大类型，其中离子通道的调控主要是由电压门控通道调控通道的开放和关闭。另一类配体门控的受体通道，也是由几个亚基组成的寡聚体蛋白所构成，当神经递质与受体结合时，形成的配体可以改变通道蛋白的构象，并导致离子通道的开闭。这些通道在不同条件下的开放或关闭，可以决定离子通透性的高低，也就是决定神经或肌肉兴奋性强弱的关键因素。
在各种病理状态时，通道基因的先天异常(基因突变)或获得性异常(内、外环境的变异)，都可以导致神经或肌肉兴奋性的突然改变，继而出现临床上的发作性症状或疾病。电压依赖性钾通道（KCNQ2和KCNQ3基因突变）就与癫痫等疾病相关，虽然近十多年来有关神经细胞膜上离子通道和某些神经递质受体通道的研究不断进展，但是由化学开关激活的电压门控钾离子通道了解的并不多，对于KCNQ通道两个激活因子：retigabine和zinc pyrithione更是知之甚少。
在这篇文章中，研究人员发现了retigabine和zinc pyrithione能识别KCNA2通道的两个不同的位点，其对抗活性是非竞争性的，能够允许两个不同的激活因子在同一个通道复合物上同时绑定，从而增加了两个开关的组合增强能力。
通过检测两者在突变通道上的作用，研究人员发现zinc pyrithione能开启nonconductive通道，而retigabine能恢复一种疾病突变通道，这些研究结果表明这两个独立的激活因子的结合位点存在于KCNQ通道上，多合成化学开关的组合能力也说明KCNQ通道能适用于多种类型和药理学调控。
两项研究诞生离子通道新认识
美国科学家的两项最新研究，诞生了对神经元离子通道的新认识。11月15日的《自然》杂志刊发了这两篇研究论文。
离子通道实际上是控制离子进出细胞的蛋白质，它们广泛存在于各种细胞膜上，具有选择透过性。离子通道的开和关使神经细胞产生与电相关的神经冲动。科学家已经知道，离子通道与癫痫、帕金森症等多种疾病相关，并且是毒素和许多药物起作用的必经之路。
在最新进行的第一项研究中，美国国立神经疾病与中风研究所（NINDS）Kenton Swartz领导的研究小组发现，离子通道的电压感受桨（voltage sensor paddle）部分可以在不同物种间互换。利用DNA重组技术，研究人员将一种远古火山细菌中的电压感受桨交换到大鼠大脑神经元上，结果发现，这种混合离子通道仍然能够工作。此外，研究人员还发现，电压感受桨是狼蛛、蝎子、海葵和锥螺等产生的特定毒素起作用的地方，因此它们本身就是有效的药物标靶。
该结论有望在将来用于药物测试。比如一种药物以某一离子通道的电压感受桨为标靶，如果该离子通道特点不鲜明或未被深入研究，科学家就可以将其转入另一个充分研究过的离子通道，从而更方便地测定药物的效果。
- 众说风云 (已有0条评论)
