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JBC:大脑和心脏起搏器的关键调控因子

2014.4.29

  目前,生物学家发现,T型钙通道的一个胞外域turret区,可改变心脏和脑细胞的电化学信号。了解这些区域如何发挥作用,将有助于研究人员最终开发出治疗癫痫、心血管疾病和癌症的一类新药。

  这项研究来自于滑铁卢大学,发表在2014年4月25日的《Journal of Biological Chemistry》杂志,因其重要意义被评选为“Papers of the Week”。

  研究人员发现,椎实螺(Lymnaea stagnalis)的T型钙通道,由于具有一个氨基酸胞外域,称为“位于通道入口上方的turret区”,因此能够从使用钙离子转为使用钠离子来产生电信号。

  低电压T型通道,可通过一个门口样通道使带正电荷的阳离子有选择性地通过细胞膜,每隔一段时间就产生微小的电流脉冲。通道一般极具选择性,只允许每10,000个钙离子中的一个通过。

  因此,由这种阳离子转移而产生的有节奏的信号,可支持我们心脏肌肉的同步收缩,和大脑某些部分(如丘脑)的神经元放电,这有助于调节我们的睡眠觉醒周期或昼夜节律。

  除了已刊登的调查结果之外,研究人员还发现,椎实螺的防护状turret区,能够限制治疗药物进入通道。

  椎实螺和其他无脊椎动物的T型通道,与人类中发现的相似。虽然椎实螺的长度只有7厘米,但由于其简单的神经网络和生理学,使其成为神经生物学家的一种流行模式生物。

  过度活跃的T型通道与癫痫、心脏问题、神经性疼痛以及几种癌症的扩散有关。能够抑制失控的T型通道活性的药物,自身无法结合到离子通道上。

  Spafford称:“我们想了解T型通道的分子结构。它们如何传递离子电流来产生电活动,并确定药物结合位点,以及能够阻断这些通路来治疗神经系统疾病或心脏并发症的药物。”

  目前,该研究小组正在研究,去除这个胞外turret区,将如何改善T型通道的药物可及性和结合率。

  这项研究是由滑铁卢大学生物学研究生Adriano Senatore、Wendy Guan和研究助理Adrienne Boone,在David Spafford教授的指导下完成。

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