Nature子刊：离子通道的新作用机制
允许钾离子通过的特殊通道，帮助神经元传递信息。如果这种通道出现缺陷，就可能引起癫痫、抑郁症等疾病。Basel大学的科学家们解析了一个重要钾离子通道(HCN通道)的3D结构，并在此基础上提出了这种通道的作用机制。这一成果于一月二十八日发表在Nature Communications杂志上。
神经元以电脉冲的形式在机体中传递信息，而钾离子通道是这一过程的一个关键组分，这种通道受到电脉冲或信号分子的控制。在人体内，HCN钾离子通道的功能故障，与癫痫和抑郁症等神经系统疾病有关。现在Henning Stahlberg教授领导研究团队，对该通道的细菌版进行了结构分析，为钾离子通道的功能机制提供了新的线索。
新的工作原理
钾离子通道位于细胞膜中，它们能形成有过滤区域的孔，选择性地允许钾离子通过，这一过程受到信号分子cAMP的调控。此前人们一直认为，这样的通道是通过开和关，来调节进入细胞的钾离子流。然而，研究显示HCN通道实际上采用的是另一种作用模式。
研究人员利用结晶技术和电镜，在有cAMP和无cAMP的情况下，重建了细菌版HCN通道的完整三维结构。他们结构分析的基础上发现，这种钾离子通道始终保持开启。“当信号分子cAMP结合到钾离子通道时，会引起蛋白支架的重排和移位，”文章的第一作者Julia Kowal说。“我们认为cAMP的结合让钾离子通道的过滤区域变宽，从而对钾离子流进行调控。”这些新发现的结构信息，让研究者们能够从一个新角度看待这些通道的作用模式。
新药研发的基础
Stahlberg准备利用超高分辨率的成像技术，进一步研究钾离子通道的过滤区域，以便深入解析其作用机制。这些由信号驱动的钾离子通道也被称为“起搏器通道”。它们不仅参与心律的形成，还涉及了神经细胞的节律性兴奋。因此，深入理解这些通道的作用模式，是开发药物治疗癫痫和心律失常的基础。
