离子通道是细胞膜上的具有亲水孔道的一类疏水膜蛋白，能选择性通透不同离子(如：K+细胞膜离子通道，Na+，Ca2+，Cl-等）。随着跨膜离子流动而致使通道所在膜两侧的跨膜电位发生变化，从而实现神经传导，胸肌收缩，或细胞内外离子平衡。电流门控离子通道的孔道开放与关掉受细胞膜两侧的膜电位调节。不同离子通道受膜电位影响的形式不一样，包括去极化（膜内电流低于膜外电流）或超极化（膜外电流低于膜内电流）调节。
钾离子是动物生命过程中的关键元素，在动物的生长发育及各类生理过程中起至关重要的作用。动物借助细胞膜表面的钾离子通道进行钾离子吸收或则外排，进而维持体内钾平衡并实现生理功能调节。KAT1是抒发于拟南芥茎秆气孔保卫细胞（guardcell）中的钾离子通道。研究表明KAT1是一种电流门控的外向检波钾离子通道，介导K+内流，导致气孔膨胀和开放，在调节动物茎秆表面气孔孔隙变化中起关键作用。
KAT1属于一种较为罕见的超极化激活-外向整流离子通道（K+）。与典型的去极化激活K+通道相比，KAT1具有奇特的反向电流依赖性：去极化引起通道关掉，超极化引起通道开放，并开放K+向内流动（高等植物中电压门控K+通道一般为内向检波K+离子通道）。目前，超极化激活的外向整流离子通道的研究十分少，其奇特门控特点的结构机制依然不够清楚。
近日，中国科学技术学院田长麟课题组在Cell在线发表题为Cryo-EMofthe-KAT1from的研究论文，报导了来始于拟南芥的超极化外向检波钾离子通道KAT1的冷藏电镜结构，整体帧率为3.2。KAT1的结构是目前报导的第一个来始于动物的钾离子通道结构。
KAT1冷藏电镜结构表明KAT1具有典型的“非结构域交换（non--）”的拓扑结构，这与来始于植物的Eag(Kv10.1)，hErg(Kv11.1)，HCN1等通道具有较高的结构相像性，而与Kv1.2,Nav,Cav等通道的拓扑结构存在较大差异。KAT1具有由Thr-Thr-Gly-Tyr-Gly等多肽构成的K+离子选择过滤器（），以及由(RIL)(SML)(RLW)(RLR)(RVS)等多肽构成的电流体会器（），符合精典的钾离子通道结构特点。通过与Kv1.2,Eag,hErg以及HCN1等离子通道进行结构比较发觉，作为电流体会器的S4跨膜螺旋自身并不决定KAT1的超极化激活。
结合KAT1的膜片钳电生理和KAT1冷藏电镜结构数据表明，KAT1的S4,S5跨膜螺旋之间的结构与S6螺旋前端的C-结构之间存在较为稳定的互相作用，在超极化条件下，S4螺旋向细胞膜内滑动细胞膜离子通道，促使S6螺旋，从而打开通道。该工作阐明了KAT1与精典钾离子通道之间的结构相像性以及差别，为阐述离子通道的门控机制，非常是超极化激活的外向检波K+通道的数学物理机制提供了新的线索。
值得一提的是，该项工作还在评审期间，洛杉矶学院课题组5月27日在发表了同一个蛋白的冷藏电镜结构，并阐明与本项工作类似的超极化激活机制()。该项工作经过评审后，于8月14日被国外刊物Cell接收，9月8日公开发布。
该工作由中国科学技术学院生命大学博士研究生李思宇，杨帆，张勇及特任副研究员孙德猛等共同完成，田长麟院长，张隆华副院长，孙德猛特任副研究员指导本项工作，并作为本文的共同通信作者。