鈉離子門控通道結構及其門控機制被解析

2020-12-04 科學網

鈉離子門控通道結構及其門控機制被解析

作者：

小柯機器人

發布時間：2019/8/10 20:11:37

近日，美國華盛頓大學William A. Catterall和Ning Zheng研究組解析了鈉離子門控通道的靜息態結構及其門控機制。 這一研究成果於2019年8月9日發表在國際學術期刊《細胞》上。

為了穩定靜息構象，研究人員插入了改變電壓的突變並在細菌鈉離子通道Na VAb的電壓傳感器（VS）中引入一個二硫鍵交聯。研究人員揭示了鈉離子通道靜息態的冷凍電鏡結構以及完整的電壓依賴門控機制。VS的S4區段處在細胞內，並與三個門控電荷通過跨膜電場。該運動形成連接S4到S4-S5連接器的彎頭，從而收緊S6激活門周圍的環，並防止其打開。 基於這一鈉離子通道蛋白的高解析度結構，這些發現支持經典的「滑動螺旋」電壓感知機制，並為電壓傳感器功能、通道開啟和活化門閉合提供了完整的門控機制。

研究人員表示，電壓門控鈉離子（Na V）通道在神經、肌肉和其他電興奮細胞中啟動動作電位。電壓門控的結構基礎是不清楚的，因為靜息態僅存在於深度負電極膜電位時。

附：英文原文

Title: Resting-State Structure and Gating Mechanism of a Voltage-Gated Sodium Channel

Author: Goragot Wisedchaisri, Lige Tonggu, Eedann McCord, Tamer M. Gamal El-Din, Liguo Wang, Ning Zheng, William A. Catterall

Issue&Volume: Volume 178 Issue 4

Abstract: Voltage-gated sodium (Na V) channels initiate action potentials in nerve, muscle, and other electrically excitable cells. The structural basis of voltage gating is uncertain because the resting state exists only at deeply negative membrane potentials. To stabilize the resting conformation, we inserted voltage-shifting mutations and introduced a disulfide crosslink in the VS of the ancestral bacterial sodium channel Na VAb. Here, we present a cryo-EM structure of the resting state and a complete voltage-dependent gating mechanism. The S4 segment of the VS is drawn intracellularly, with three gating charges passing through the transmembrane electric field. This movement forms an elbow connecting S4 to the S4-S5 linker, tightens the collar around the S6 activation gate, and prevents its opening. Our structure supports the classical 「sliding helix」 mechanism of voltage sensing and provides a complete gating mechanism for voltage sensor function, pore opening, and activation-gate closure based on high-resolution structures of a single sodium channel protein.

DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.06.031

Source: https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(19)30734-2

Cell：《細胞》，創刊於1974年。隸屬於細胞出版社，最新IF：36.216

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