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放大字体  缩小字体 发布日期:2019-08-10 13:38  浏览次数:0
摘 要:钾离子是否仅通过钾通道的选择性过滤器,或者离子之间是否存在水分子?这个问题多年来一直引起争议。来自柏林FMP的Adam Lange教
      钾离子是否仅通过钾通道的选择性过滤器,或者离子之间是否存在水分子?这个问题多年来一直引起争议。来自柏林FMP的Adam Lange教授领导的研究人员现已证明水分子不会通过钾通道共迁移。由于实验首次在自然条件下对细胞膜进行,研究人员有充分的证据。他们的工作刚刚发表在Science Advances杂志上。

      我们的细胞需要钾离子来传递神经冲动并控制心率等功能。实际上,每个人体细胞膜都配有钾通道。因为钾通道对生物过程至关重要,即使最微小的变化也会导致严重的疾病,微小的蛋白质分子是全世界研究工作的焦点。 2003年,一位美国研究人员因阐明钾通道的结构而被授予诺贝尔化学奖。
 
关于两种不同机制的争议性辩论
    然而,钾如何实际穿过通道以穿过细胞膜的问题仍然不清楚。长期以来,人们认为每个钾离子后面都是一个水分子,然后这些元素排成一列,就像链条中的链接一样,并通过钾通道的最窄部分,即所谓的选择性过滤器,一个接一个地。这是基于钾离子带正电荷并且在没有中间水分子的情况下彼此排斥的事实。然而,这一机制在2014年受到Bert de Groot教授领导的哥廷根研究人员的质疑:计算机模拟显示钾通道的选择性过滤器中没有水分子。然而,这并没有结束辩论。随后,发表了其他研究,似乎支持旧的机制,显然反驳了新机制。
 
     现在,来自柏林FMP的研究人员为辩论提供了清晰的信息:Adam Lange教授研究小组的CarlÖster和Kitty Hendriks博士以及FMP的其他同事使用固态核磁共振(NMR)光谱学来证明钾离子实际上确实通过钾通道迁移,其间没有水分子。他们的研究结果表明,钾离子直接位于彼此后面,并从底部到顶部相互推动通过钾通道。
 
“     我们使用的技术使我们能够在自然条件下观察真实细胞膜中的膜蛋白,例如室温或生理盐浓度,”Kitty Hendriks解释说。 “因此,我们已经证明,在这些条件下,选择性过滤器中的钾离子之间肯定没有水。”
 
     最初的迹象来自计算机模拟和X射线晶体学数据,表明钾通道的选择性过滤器中不存在水分子。 “然而,这些调查是在人工条件下进行的,”CarlÖster博士说。 “通过核磁共振光谱学获得的补充数据,我们现在有一个重要的论点,即新的机制是正确的。”
 
     由Bert de Groot教授领导的马克斯普朗克生物物理化学研究所的FMP研究人员和他们的同事,他们的计算机辅助分子动力学模拟也被纳入研究,已经证明钾离子之间没有水分子。“五年前,我们当然不可能以这种方式证明这一点,但现在我们已经达到了能够有效回答这个重要问题的程度,”研究组负责人亚当·兰格教授说。专注于膜蛋白的研究,如离子通道。他补充说:“由于钾通道的过程是我们bet36365体育在线投注的基础,我们的结果具有重要意义,也超越了基础研究。”
 
 
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