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打脸教科书:新研究揭示细胞离子通道机制

2021-03-03 17:22 前瞻网   

 

打脸教科书:新研究揭示细胞离子通道机制

所有生物的细胞膜都包含允许离子进出细胞的离子通道,这些通道在基本的生理过程中起着极其重要的作用,如心跳和信号沿神经元的快速传导。

这些离子通道的一个重要特性是它们的选择性,即选择性地允许特定离子通过。例如,钾离子通道比钠离子通道更容易允许钾离子通过,尽管事实上钾离子更大。

目前,细胞离子通道高选择性的机制尚不清楚。现在,由于一组日本研究人员的努力,科学界离理解这些机制又近了一步。在一项即将发表在《美国国家科学院院刊》上的研究中,科学家对钠离子通过钾离子通道提供了突破性的见解。

研究人员用人造细胞膜进行了实验,该细胞膜包含一种称为KcsA的钾离子通道,允许细胞内钾离子离开细胞。通过分析通过通道的电流,研究人员证实钠离子可以通过通道。

大多数教科书都指出,钾离子的渗透率是钠离子的一万倍,但实验结果表明,钠离子通过单一通道的电导率是钾离子的八十分之一。这表明科学家大大高估了该频道的选择性。

研究人员接下来用计算机模拟KcsA钾离子通道,以深入了解钾离子和钠离子如何通过通道的机制。正如所料,他们的模型显示,多种钾离子可以通过一条直线很容易地一起穿过通道。

然而,钠离子的通道曲折而困难,可能会被困在通道中并被慢慢析出。这些模拟结果有助于解释为什么钾离子比钠离子更容易穿过通道。

研究小组的发现不仅仅阐明了细胞膜离子通道如何工作的细节,还“驳斥了严格的钾离子通道选择性的静态假设。研究首次证明了钠离子通过钾离子通道的渗透及其原子机制。”此外,由于离子通道病的存在,该团队的发现甚至可能对医学研究具有重要意义,这种疾病影响着全球数百万人。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

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责任编辑: 4114RWL

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