Cell：离子通道的“阴阳调控系统”

　　

生物通报道  来自约翰霍普金斯大学的研究人员报道称，发现一种常见蛋白质在控制离子通道的开关上起着与以往认为的完全不同的作用。

钠离子通道和钙离子通道是细胞上非常关键的门户，允许钠离子和钙离子进入细胞。许多重要的生命过程都依赖于正确的钠离子和钙离子浓度，例如健康大脑中的信息交流和心脏收缩。以及许多其他的过程。

新研究揭示了长期以来被认为处于静止状态的钙调蛋白（calmodulin）形式实际上打开了这些离子通道。研究结果有可能带来关于这些离子通道错误调控所引起的疾病，例如心律不齐、癫痫症和帕金森氏病的一些新见解。

相关研究报告发布在10月23日的《细胞》（Cell）杂志上。

约翰霍普金斯大学医学院生物医学工程学与神经科学教授David Yue博士说，当前的模型认为钙调蛋白所做的事情很少直至它与钙离子结合，钙离子会改变钙调蛋白的形状，并让它快速开始行动。激活的钙调蛋白可以与钙离子和钠离子内部的一个专门的控制杆结合，关闭这些通道（延伸阅读：Nature开创性成果：信号激活，三步走 ）。

新研究采用将急剧增多的未结合钙离子的钙调蛋白传送到离子通道处的方法，修正了这一传统观点。David Yue说：“当我们这样做时，可以看到未结合钙离子的钙调蛋白根本没有处于静止状态，而是首先显著地促进了钙离子和钠离子通道开放。”

当钙离子与离子通道上“定居”的无钙离子的钙调蛋白结合时，这一最初的促进作用消散。“两种形式的钙调蛋白都非常强有力，它们各自采取了相反的行动，共同维持了精细的控制，这有点类似于中国哲学中的‘阴阳平衡’。关于这一钙调蛋白控制杆作用机制的新认识有可能最终帮助找到一些方法来治疗因缺陷离子通道所导致的大量疾病，”David Yue说。

此外，在不久前David Yue的研究小组还在Cell杂志上发表了另一项关于离子通道的重要发现。研究人员证实，细胞的钠离子通道和钙离子通道采用了相同的方式，对离子的流入量进行控制。

研究人员发现，钠离子通道和钙离子通道的一部分具有惊人相似性，而其他部分却大相径庭。“通用元件”源自两种离子通道的共同祖先。他们随后证实，钙离子通道中的这个通用元件支持着一个重要的功能，当细胞内的钙离子水平较高时它能阻止通道打开，防止细胞累积过多的钙离子。此外，研究还显示当钙离子浓度增高时，钙调蛋白会与钠离子通道的通用元件结合，阻止它们开启。

David Yue说，发现钠离子通道和钙离子通道的通用控制元件将产生深远的影响。例如，可以帮助人们进一步理解钙离子调控缺陷所造成的疾病。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Apocalmodulin Itself Promotes Ion Channel Opening and Ca2+ Regulation. Cell, Vol. 159, Issue 3, p608–622

Conservation of Ca2+/Calmodulin Regulation across Na and Ca2+ Channels.Cell, Vol. 157, Issue 7, p1657–1670