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颜宁团队研究Nav通道结构与功能关系的原核原型

2023-11-17 12:46:56信息公告35

是第一个被表征为电流门控的Na+(Nav)通道,早已成为研究Nav通道结构与功能关系的原核原型。在近二六年前发觉的的结构仍未确定。Rex物理好资源网(原物理ok网)

2020年6月8日,颜宁团队在PNAS在线发表题为“forcryo-EMoftoxinon-gatedNa+in”的研究论文,该研究介绍在漂洗剂络合物和纳米圆盘中的单粒子冷藏电子显微镜(cryo-EM)剖析。在两种条件下,的构型与潜在灭活的NavAb的构型几乎相同。确定纳米光碟中的结构使研究人员才能检测脂类单层中Nav通道的门控修饰剂毒素(GMT)。Rex物理好资源网(原物理ok网)

电流门控钠(Nav)通道通过响应可迸发细胞中跨膜电场(膜电位)的变化,选择性地将Na+渗透到整个细胞膜上来启动和传播动作电位。在人类中,Nav通道有9个亚型,即Nav1.1至1.9,其在电子讯号中的核心作用反映在与Nav通道异常功能相关的各类癌症中。迄今为止,已在人类Nav通道中鉴别出1,000多种突变,这种突变与哮喘,心率不齐,腹痛综合征,自闭症谱系障碍和其他癌症有关。Nav通道的结构和功能机制的阐述将有助于对基础生物学的理解,并有助于潜在的临床应用。Rex物理好资源网(原物理ok网)

真核Nav通道由成孔的α亚基和辅助亚基组成。α亚基由一条氨基酸链构成,该氨基酸链折叠成六个跨膜段(S1到S6)的四个重复域(I到IV)。来自每位部份的S5和S6片断构成通道的孔区域,其侧翼是由S1至S4产生的四个电流感测域(VSD)。VSD是一个相对独立的结构实体,为依赖电流的通道(Nav,Kv和Cav通道)和酶中的电流传感器提供了分子基础。Rex物理好资源网(原物理ok网)

因为冷藏电子显微镜(cryo-EM)的技术进步,才能辨别来自不同物种的Cav和Nav通道的原子结构,并具有奇特的辅助亚基钠离子通道阻滞剂,植物毒素和FDA批准的抗生素。Nav1.7的突变与各类背痛疾患有关,比如对腹痛漠不关心或极端背痛综合症。在存在β1和β2亚基的情况下,确定了结合孔阻断剂(II与河豚毒素;IV[HWTX-IV]与)及结合的狼蛛门控修饰剂毒素(GMT)的人Nav1.7的结构,总区分率为3.2Å。毒素的较差码率可能是因为去污剂络合物中与膜的互相作用失去所致。据报导,完整的膜可促使这种毒素的作用。Rex物理好资源网(原物理ok网)

来自嗜酸性芽孢球菌的是第一个被鉴别的原核Nav通道。随即对该家族的更多旁系同源物进行了表征。与真核对应物相反,真菌Nav通道是6-TM亚基的同源四聚体。以NavAb和NavRh为例的真菌Nav通道已被用作结构-功能关系研究的重要模型系统。虽然在二六年前被发觉,原型的结构一直未知。Rex物理好资源网(原物理ok网)

在原核和真核Nav通道之间钠离子通道阻滞剂,所表征的GMT结合位点不保守。在这种嵌合体中,VSDs的细胞外半部份被真核对应物的相应序列代替。这种研究为VMT上GMT的功能提供了重要的见识,并促使了在不同构象中Nav通道的结构阐释。Rex物理好资源网(原物理ok网)

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最常用的支架蛋白是NavAb。并且,NavAb在动物细胞中的过抒发和纯化既高昂又平缓。可取代地,NavRh不能被记录在任何测试的异源系统中。因而,该研究专注于。通过克服适用于冷藏EM剖析的重组的技术挑战,该研究才能解决漂洗剂络合物和纳米圆盘中的结构。形成了能与HWTX-IV结合的嵌合体。在纳米圆盘中,其单独结构以及与HWTX-IV的结构分别确定为3.5和3.2Å码率。Rex物理好资源网(原物理ok网)

为了研究喂奶植物Nav通道中的GMT,该研究生成了一个嵌合体,其中Nav1.7的第二个电流感测域中S3和S4区段的细胞外片断替换了中的相应序列。单独和与IV(HWTX-IV)配合使用的纳米盘嵌入嵌合体的Cryo-EM结构分别确定为3.5和3.2Å码率。与HWTX-IV结合的人Nav1.7的结构相比,该结构的总区分率为3.2Å,毒素的局部码率已从约6Å提高到了约4Å。此解决方案可实现毒素对接的可视化。因而,可以用作膜环境中GMT与Nav通道之间互相作用的结构研究的方便取代品。Rex物理好资源网(原物理ok网)

论文链接:Rex物理好资源网(原物理ok网)

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