颠覆诺贝尔奖？离子通道的重大发现

　　

生物通报道：分子生物学中最大的一个谜团就是细胞膜上的离子通道如何工作了。离子通道是胞膜上一些微小的蛋白质孔道，它能让特定的离子如钙离子和钾离子通过，并因此控制这些离子进出细胞。这种通道非常重要：它们是电位门离子通道（voltage-gated ion channel）家族的成员，对大脑和心脏中产出电脉冲至关重要。当这种通道功能发生故障时，就可能导致疾病的发生即离子信道病变(channelopathies)，包括癫痫症、心肌症和囊性纤维性变病(cystic fibrosis)。

有关离子通道如何开启和关闭的理论有两个。现在，杰斐逊医学院的研究人员在10月6日的Neuron杂志上详细描述了这个复杂过程的一部分，并提供证据支持了其中一种理论。而且，对这些通道如何工作的更好的了解是开发能用于治疗与离子通道相关疾病药物的关键。

离子通道根据膜电位的变化开启和关闭，并且决定什么时候、什么离子通过细胞膜。在传统的理论中，当一个电脉冲即动作电位沿着神经旅行时，细胞膜电荷发生改变。正常情况下带负电的细胞内部变成带正电。接着，电位传感器即一种带正电的跨膜S4片段，通过一种叫做门孔（gating pore）的小分子垫圈向着细胞外移动。这种运动不知何故会导致离子通道开启，并释放带正电离子通过细胞膜。在这个动作电位过后，细胞的内部再次变成带负电，并且细胞膜也恢复到它的正常静息状态。

比较新的一种理论由洛克菲勒大学的诺贝尔奖获得者Roderick Mackinnon提出，他认为一种由S4片段和S3片段组成的分子桨运动通过细胞膜，并携带S4的正电通过脂质。和传统理论相似的地方是S4的运动控制着通道的开启和关闭，而两种理论不同之处在于：新理论中，分子桨必须一直移动正电荷通过细胞膜；经典理论认为电荷通过门孔（gating pore）移动一小段距离。(一九九八年，Roderick MacKinnon成功解出第一个高分辨率的离子信道三度空间结构──源自链霉菌Streptomyces lividans的KcsA钾离子信道。)

在这项新的研究中，Horn博士和同事Christopher Ahern博士证明电位感受器的电荷运动的区域非常短，并因此支持了传统模型。下一步，这些研究人员将会确定S4的运动与开启和关闭通道的大门之间的关系。（生物通记者杨遥）