研究人员揭开钠-钾离子泵形状

研究人员揭开钠-钾离子泵形状

镶嵌在细胞膜表面的蛋白质对细胞而言至关重要，蛋白质通过将带电分子（离子）从一边移动到另一边来传输信号和保护平衡。一些蛋白质甚至向水泵一样使用能量，带有阀门的专门通道定时打开，在严格控制方式下引导离子进出。
    钠-钾离子泵是zui常见的离子泵之一。人体每个细胞中都有钠-钾离子泵，它也是心力衰竭药物的主要目标。尽管研究人员已经可以比较好地模拟蛋白质的外部结构，但是他们仍在努力探索蛋白质的内部通道形状，仍在尝试寻找利用蛋白质内部通道的*途径。
    美国洛克斐勒大学教授大卫.加德斯比是心脏和隔膜生理学实验室的负责人，他发表了2篇新论文。他的研究在描述钠-钾离子泵带阀门的通道形状和帮助人们了解钠-钾离子泵（及其它类似结构）是如何在一边收集离子，而在另一边释放离子方面取得重大进步。
    在一个离子泵中有许多氨基酸残基带有电荷，这些电荷不是吸引就是排斥通过的离子，只允许具有正确电荷的离子通过并抵达其目的地。加德斯比教授和他的同事博士后帕博洛.阿提加斯和尼科洛斯.雷伊斯使用一种致命海洋毒素使钠-钾离子泵的阀门丧失功能，然后再使用一种称之为膜片夹技术的放大方法来测量各个蛋白质泵中流动的离子。在打开通道阀门后，研究人员将通道内的氨基酸附上分子标记，然后让带电化学药品通过阀门，以观察分子是否和如何影响离子流，发生相互作用的。
    该研究刊登在了美国国家科学院8月份的学报上。加德斯比和阿提加斯对2种与异羟洋地黄毒苷发生作用的蛋白质氨基酸进行了研究。异羟洋地黄毒苷是一种针对钠-钾离子泵的强心剂药物。通过改变这2种镶边氨基酸残基和测量离子流的zui终变化，科学家们确定出这些氨基酸残基的位置：靠近通道入口处的大通道中。
    一个多月后，加德斯比和雷伊斯在《自然》杂志9月28日版中发表了一篇论文。他们使用同样的氨基酸残基改变技术进一步揭开了离子通道的形状。他们的研究发现2个相邻氨基酸残基对离子流产生差异很大的影响：改变其中一个氨基酸残基会减缓离子流流动，而改变另一个氨基酸残基却*阻止离子流流动。加德斯比称这表明离子通道的形状非常像一个漏斗，拥有一个很大的外部区域，然后通道面积急剧缩小。漏斗深一点的狭窄瓶颈就是一个过滤器，过滤器由负电荷氨基酸残基构成，它选择正电荷离子。通过只改变单个氨基酸残基来逆转其电性，研究人员实际上能够关闭过滤器。加德斯比说，“我们可以利用这个漂亮的离子泵来吸引正电荷钠-钾离子，然后该他们绑定在一块，也可以*逆转它的选择，吸引负电荷离子”。
    他们的研究成果意义超越了单纯的钠-钾离子泵。因为胃酸泵也是属于钠-钾离子泵家族。加德斯比说，“我们可能会争论这种通道形状在未来是否可以保存”。如果我们实现这一点，它将为未来抗酸性药物确定更为的目标。

研究人员揭开钠-钾离子泵形状