研究人員揭開鈉-鉀離子泵形狀

鑲嵌在細胞膜表面的蛋白質對細胞而言至關重要，蛋白質通過將帶電分子（離子）從一邊移動到另一邊來傳輸信號和保護平衡。一些蛋白質甚至向水泵一樣使用能量，帶有閥門的專門通道定時打開，在嚴格控制方式下引導離子進出。
    鈉-鉀離子泵是zui常見的離子泵之一。人體每個細胞中都有鈉-鉀離子泵，它也是心力衰竭藥物的主要目標。盡管研究人員已經可以比較好地模擬蛋白質的外部結構，但是他們仍在努力探索蛋白質的內部通道形狀，仍在嘗試尋找利用蛋白質內部通道的*途徑。
    美國洛克斐勒大學教授大衛.加德斯比是心臟和隔膜生理學實驗室的負責人，他發表了2篇新論文。他的研究在描述鈉-鉀離子泵帶閥門的通道形狀和幫助人們了解鈉-鉀離子泵（及其它類似結構）是如何在一邊收集離子，而在另一邊釋放離子方面取得重大進步。
    在一個離子泵中有許多氨基酸殘基帶有電荷，這些電荷不是吸引就是排斥通過的離子，只允許具有正確電荷的離子通過并抵達其目的地。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.雷伊斯使用一種致命海洋毒素使鈉-鉀離子泵的閥門喪失功能，然后再使用一種稱之為膜片夾技術的放大方法來測量各個蛋白質泵中流動的離子。在打開通道閥門后，研究人員將通道內的氨基酸附上分子標記，然后讓帶電化學藥品通過閥門，以觀察分子是否和如何影響離子流，發生相互作用的。
    該研究刊登在了美國國家科學院8月份的學報上。加德斯比和阿提加斯對2種與異羥洋地黃毒苷發生作用的蛋白質氨基酸進行了研究。異羥洋地黃毒苷是一種針對鈉-鉀離子泵的強心劑藥物。通過改變這2種鑲邊氨基酸殘基和測量離子流的zui終變化，科學家們確定出這些氨基酸殘基的位置：靠近通道入口處的大通道中。
    一個多月后，加德斯比和雷伊斯在《自然》雜志9月28日版中發表了一篇論文。他們使用同樣的氨基酸殘基改變技術進一步揭開了離子通道的形狀。他們的研究發現2個相鄰氨基酸殘基對離子流產生差異很大的影響：改變其中一個氨基酸殘基會減緩離子流流動，而改變另一個氨基酸殘基卻*阻止離子流流動。加德斯比稱這表明離子通道的形狀非常像一個漏斗，擁有一個很大的外部區域，然后通道面積急劇縮小。漏斗深一點的狹窄瓶頸就是一個過濾器，過濾器由負電荷氨基酸殘基構成，它選擇正電荷離子。通過只改變單個氨基酸殘基來逆轉其電性，研究人員實際上能夠關閉過濾器。加德斯比說，“我們可以利用這個漂亮的離子泵來吸引正電荷鈉-鉀離子，然后該他們綁定在一塊，也可以*逆轉它的選擇，吸引負電荷離子”。
    他們的研究成果意義超越了單純的鈉-鉀離子泵。因為胃酸泵也是屬于鈉-鉀離子泵家族。加德斯比說，“我們可能會爭論這種通道形狀在未來是否可以保存”。如果我們實現這一點，它將為未來抗酸性藥物確定更為的目標。

研究人員揭開鈉-鉀離子泵形狀