來自浙江大學生命科學學院，美國西南醫學中心，中科院上海藥物所的研究人員通過結構分析和功能實驗為離子通道領域中幾十年前就發現但一直沒有清晰機制的一個生物物理現象—anomalous mole-fraction effect提供了一個有強有力實驗依據的解釋。這一研究成果公布在《自然—結構與分子生物學》（Nature Structural and Molecular Biology）雜誌上。
文章的第一作者和通訊作者之一是浙江大學生命科學學院2010年引進的葉升教授，論文的其他作者有中科院上海藥物所的李揚博士以及美國西南醫學中心的姜有星博士。姜有星博士和葉升博士為本文的共同通訊作者。
鈉、鉀離子帶相同電荷，同屬一族，性質相似，僅在離子直徑上有區別。然而鉀離子通道能夠選擇性地通透鉀離子，而不通透直徑比鉀離子更小的鈉離子。是什麼機制使得鉀離子通道能夠選擇性通透鉀離子呢？2003年諾貝爾化學獎獲得者MacKinnon通過對鉀離子通道KcsA的研究發現，當鈉離子濃度升高而鉀離子濃度降低到3mM以下時，KcsA通道的離子篩結構塌陷為不通透構象，因此MacKinnon認為是離子篩結構的構象變化使得鉀離子通道選擇性地通透鉀離子。然而許多離子通道專家基於他們的實驗現象並不完全認同此機制。
這項研究報導了鉀離子通道選擇性通透鉀離子的一種新機制。研究人員在研究MthK通道時發現：MthK通道在極端條件下（鉀離子完全不存在）是可以通透鈉離子的，在此基礎上加入微量（1mM）的鉀離子則阻斷鈉電流，MthK這個性質和KcsA通道完全不同，反而和前述的其他離子通道專家所觀察到的實驗現象類似，這個現象在離子通道領域叫anomalous mole-fraction effect。為了深入理解MthK的離子選擇性質，研究人員通過結晶MthK通道。在得到初始低解析度晶體生長條件之後，結合兩個定點突變將晶體的衍射能力推進到1.45埃，得到了目前世界上最高解析度的鉀離子通道晶體結構。
在此基礎上，研究人員還通過分析MthK鉀離子通道選擇性離子篩在三種不同條件下的結構發現在完全沒有鉀離子存在的條件下，MthK通道的離子篩仍然維持通透構象，和功能實驗發現的MthK通道在極端條件下可以通透鈉離子現象相符。這個極高的原子解析度還使得我們可以通過分析鉀離子的反常散射看到在高鉀離子濃度條件下，鉀離子在離子篩四個結合位點均衡分布；在低鉀離子濃度條件下，鉀離子在離子篩內傾向結合1，3位點，和功能實驗發現的微量鉀離子阻斷鈉電流現象相符。這些結構分析和功能實驗為離子通道領域中幾十年前就發現但一直沒有清晰機制的一個生物物理現象- anomalous mole-fraction effect提供了一個有強有力實驗依據的解釋。
葉升教授於1991年畢業於廈門大學生物學系。1991-1996年，在中國科學院生物物理研究所完成研究生階段的學習，獲得了博士學位，期間師從中國結構生物學前輩梁棟材院士和常文瑞院士。1996-2001年，分別在貝勒醫科大學和德克薩斯大學西南醫學中心從事博士後研究。2001-2005年，分別在聖地牙哥SYRRX INC公司以及德克薩斯A&M健康科學中心從事科研工作。2005-2008年，在德克薩斯大學西南醫學中心擔任講師。2008年9月至2009年1月，在哈佛霍普金斯醫學研究所擔任研究專家。2009年至今，擔任德克薩斯大學西南醫學中心助理教授。（來源：生物通 萬紋）
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