鈉離子通道和鈣離子通道分別允許鈉離子和鈣離子進入細胞,充當著細胞非常關鍵的門戶。許多重要的生命過程都依賴于正確的鈉離子和鈣離子濃度,例如健康大腦中的信息交流和心臟收縮。日前,科學家們發現,細胞的鈉離子通道和鈣離子通道采用相同的方式,對離子的流入量進行控制。將有助于人們開發新藥,治療癲癇、心臟病、肌無力等與離子通道有關的疾病。
早在20世紀90年代人們就發現,鈉離子通道和鈣離子通道的一部分具有驚人的相似性,而它們的其他部分卻大相徑庭。論文資深作者JohnsHopkins大學醫學院的DavidYue教授表示:“我們的研究顯示,這個‘通用元件’源自于兩種離子通道的共同祖先。”
研究人員發現,鈣離子通道中的這個通用元件支持著一個重要的功能,當細胞內的鈣離子水平較高時它能阻止通道打開,防止細胞累積過多的鈣離子。這種控制需要鈣調蛋白calmodulin結合在通用元件上,calmodulin負責感知鈣離子。
鈉離子通道中是否也存在類似的機制呢?在此之前,不同研究團隊報告了相互矛盾的結論。人們甚至懷疑通用元件是不是已經在漫長的歲月中受損,又或者這種機制壓根就不成立。
Yue實驗室的ManuBen-Johny對這個問題進行了研究。“我們認為,這些矛盾性的結果與傳統方法存在缺陷有關。”為此,研究人員構建了能夠由光照開啟的分子“牢籠”,并將鈣離子與之結合。他們通過這一途徑將鈣離子“偷運”進細胞,以便研究鈣離子濃度突然改變對鈉離子通道的影響。研究顯示,當鈣離子濃度升高時,calmodulin會與鈉離子通道的通用元件結合,阻止它們開啟。
Yue指出,發現鈉離子通道和鈣離子通道的通用控制元件,將產生深遠的影響。例如,可以幫助人們進一步理解鈣離子調控缺陷所造成的疾病。此外,“人們一直在尋找調控鈉離子通道和鈣離子通道的新方法,靶標通用控制元件將會成為一個全新的途徑。”
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