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杨帆研究员团队发现一种离子通道感受跨膜电压的新机制

2020年9月21日,杨帆研究员团队在《先进科学》(Advanced Science)发表论文“An unorthodox mechanism underlying voltage sensitivity of TRPV1 ion channel”(https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202000575),以瞬时受体电位通道香草醛亚型1(TRPV1)通道为例,发现了一种新的离子通道蛋白感受跨膜电压的机制。


研究人员首先采用基于电生理的平滑函数分析等生物物理方法,精确测定了TRPV1通道上感受跨膜电压的电荷(gating charge)的数量为0.93个电子(e0)。为了找出TRPV1通道gating charge的来源,研究人员降低细胞外的酸碱度至4.0,将带负电的氨基酸的电荷中和后,gating charge降至0.55 e0,提示位于孔区的带负电的氨基酸可能集体参与了gating charge的形成,且由带负电氨基酸的pKa数值估算的电荷变化与gating charge的下降数量相符。进一步通过荧光共振能量转移(FRET)显示了低酸碱度引起的孔区外侧的动态构象变化;不同酸碱度下应用Rosetta进行计算建模,获得了TRPV1通道孔区外侧在低酸碱度激活时的三维结构模型。通过比较该模型与在中性酸碱度时获得的TRPV1通道结构,发现TRPV1通道孔区的带电氨基酸发生了广泛的构象变化,而这些构象变化带来的所有电荷的部分跨电场运动足以等效于一个电子的完整跨膜运动,因此很好地解释了TRPV1通道gating charge的来源。总之,该研究提出了TRPV1通道通过一种全新的机制来感受跨膜电压,即孔区的带电荷氨基酸集体参与电压感受,更新了对膜蛋白特别是离子通道跨膜电压感受机制的认识。


研究工作得到国家自然科学基金和浙江省自然科学基金等资助。

发布日期:2020-10-25 浏览: 587