Cell：離子通道的“陰陽調控系統”
日期：2014-10-29 09:34:26
來自約翰霍普金斯大學的研究人員報道稱，發現一種常見蛋白質在控制離子通道的開關上起著與以往認為的完全不同的作用。
鈉離子通道和鈣離子通道是細胞上非常關鍵的門戶，允許鈉離子和鈣離子進入細胞。許多重要的生命過程都依賴于正確的鈉離子和鈣離子濃度，例如健康大腦中的信息交流和心臟收縮。以及許多其他的過程。
新研究揭示了長期以來被認為處于靜止狀態的鈣調蛋白（calmodulin）形式實際上打開了這些離子通道。研究結果有可能帶來關于這些離子通道錯誤調控所引起的疾病，例如心律不齊、癲癇癥和帕金森氏病的一些新見解。
相關研究報告發布在10月23日的《細胞》（Cell）雜志上。
約翰霍普金斯大學醫學院生物醫學工程學與神經科學教授David Yue博士說，當前的模型認為鈣調蛋白所做的事情很少直至它與鈣離子結合，鈣離子會改變鈣調蛋白的形狀，并讓它快速開始行動。激活的鈣調蛋白可以與鈣離子和鈉離子內部的一個專門的控制桿結合，關閉這些通道。
新研究采用將急劇增多的未結合鈣離子的鈣調蛋白傳送到離子通道處的方法，修正了這一傳統觀點。David Yue說：“當我們這樣做時，可以看到未結合鈣離子的鈣調蛋白根本沒有處于靜止狀態，而是首先顯著地促進了鈣離子和鈉離子通道開放。”
當鈣離子與離子通道上“定居”的無鈣離子的鈣調蛋白結合時，這一最初的促進作用消散。“兩種形式的鈣調蛋白都非常強有力，它們各自采取了相反的行動，共同維持了精細的控制，這有點類似于中國哲學中的‘陰陽平衡’。關于這一鈣調蛋白控制桿作用機制的新認識有可能最終幫助找到一些方法來治療因缺陷離子通道所導致的大量疾病，”David Yue說。
此外，在不久前David Yue的研究小組還在Cell雜志上發表了另一項關于離子通道的重要發現。研究人員證實，細胞的鈉離子通道和鈣離子通道采用了相同的方式，對離子的流入量進行控制。
研究人員發現，鈉離子通道和鈣離子通道的一部分具有驚人相似性，而其他部分卻大相徑庭。“通用元件”源自兩種離子通道的共同祖先。他們隨后證實，鈣離子通道中的這個通用元件支持著一個重要的功能，當細胞內的鈣離子水平較高時它能阻止通道打開，防止細胞累積過多的鈣離子。此外，研究還顯示當鈣離子濃度增高時，鈣調蛋白會與鈉離子通道的通用元件結合，阻止它們開啟。
David Yue說，發現鈉離子通道和鈣離子通道的通用控制元件將產生深遠的影響。例如，可以幫助人們進一步理解鈣離子調控缺陷所造成的疾病。
上一篇： Nature：身體抵抗有害菌的新方法
下一篇： 一種特殊蛋白控制細胞微管組織
