JBC：大脑和心脏起搏器的关键调控因子

　　

生物通报道：目前，生物学家发现，T型钙通道的一个胞外域turret区，可改变心脏和脑细胞的电化学信号。了解这些区域如何发挥作用，将有助于研究人员最终开发出治疗癫痫、心血管疾病和癌症的一类新药。

这项研究来自于滑铁卢大学，发表在2014年4月25日的《Journal of Biological Chemistry》杂志，因其重要意义被评选为“Papers of the Week”。

研究人员发现，椎实螺（Lymnaea stagnalis）的T型钙通道，由于具有一个氨基酸胞外域，称为“位于通道入口上方的turret区”，因此能够从使用钙离子转为使用钠离子来产生电信号。

低电压T型通道，可通过一个门口样通道使带正电荷的阳离子有选择性地通过细胞膜，每隔一段时间就产生微小的电流脉冲。通道一般极具选择性，只允许每10,000个钙离子中的一个通过。

因此，由这种阳离子转移而产生的有节奏的信号，可支持我们心脏肌肉的同步收缩，和大脑某些部分（如丘脑）的神经元放电，这有助于调节我们的睡眠觉醒周期或昼夜节律。

除了已刊登的调查结果之外，研究人员还发现，椎实螺的防护状turret区，能够限制治疗药物进入通道。

椎实螺和其他无脊椎动物的T型通道，与人类中发现的相似。虽然椎实螺的长度只有7厘米，但由于其简单的神经网络和生理学，使其成为神经生物学家的一种流行模式生物。

过度活跃的T型通道与癫痫、心脏问题、神经性疼痛以及几种癌症的扩散有关。能够抑制失控的T型通道活性的药物，自身无法结合到离子通道上。

Spafford称：“我们想了解T型通道的分子结构。它们如何传递离子电流来产生电活动，并确定药物结合位点，以及能够阻断这些通路来治疗神经系统疾病或心脏并发症的药物。”

目前，该研究小组正在研究，去除这个胞外turret区，将如何改善T型通道的药物可及性和结合率。

这项研究是由滑铁卢大学生物学研究生Adriano Senatore、Wendy Guan和研究助理Adrienne Boone，在David Spafford教授的指导下完成。（生物通：王英）

延伸阅读：Nature子刊：科学家解析钙离子通道的调控。

生物通推荐原文摘要：
T-type Channels Become Highly Permeable to Sodium Ions Using an Alternative Extracellular Turret Region (S5-P) Outside the Selectivity Filter
Abstract: T-type (Cav3) channels are categorized as calcium channels, but invertebrate ones can be highly sodium-selective channels. We illustrate that the snail LCav3 T-type channel becomes highly sodium-permeable through exon splicing of an extracellular turret and descending helix in domain II of the four-domain Cav3 channel. Highly sodium-permeable T-type channels are generated without altering the invariant ring of charged residues in the selectivity filter that governs calcium selectivity in calcium channels. The highly sodium-permeant T-type channel expresses in the brain and is the only splice isoform expressed in the snail heart. This unique splicing of turret residues offers T-type channels a capacity to serve as a pacemaking sodium current in the primitive heart and brain in lieu of Nav1-type sodium channels and to substitute for voltage-gated sodium channels lacking in many invertebrates. T-type channels would also contribute substantially to sodium leak conductances at rest in invertebrates because of their large window currents.