电压门控钠通道(Nav)细胞外环关键结构域决定TTX敏感性与抗性差异的分子机制

来自国内的研究团队通过冷冻电镜(cryo-EM)解析了野生型人源Nav1.5-β1复合物结构（分辨率3.4?），揭示了TTX抗性(TTXr)与敏感(TTXs)钠通道差异响应的分子基础。研究发现P2I螺旋关键位点的Cys/Ser替代导致TTXr亚型丧失保守的阳离子-π相互作用，同时鉴定出四个细胞外环(ECLs)关键位点决定β1亚基结合差异。该研究为开发亚型选择性Nav靶向药物提供了重要结构依据。

　　

心脏电压门控钠通道Na_v1.5具有天然抗河豚毒素(TTXr)特性。科研人员采用冷冻电镜技术成功捕获了与β1辅助亚基共表达的野生型人源Na_v1.5高分辨率(3.4?)三维结构，即使在超高浓度TTX处理条件下仍保持稳定。结构比对发现：TTX敏感型(TTXs)通道P2_I螺旋上关键的Tyr/Phe残基在TTXr亚型中被Cys/Ser取代，导致保守的阳离子-π相互作用网络瓦解，这完美解释了不同亚型对TTX的敏感性差异。

有趣的是，β1亚基在Na_v1.5和Na_v1.8的电子密度图中始终"隐身"，却在TTXs亚型中稳定存在。通过系统比较Na_v1.5、Na_v1.7(TTXs)和Na_v1.8(TTXr)的结构特征，研究团队在细胞外环(ECLs)上精确定位了四个关键位点，这些位点如同分子密码般决定了β1亚基的结合偏好性。当把Na_v1.7对应位点突变为Na_v1.5特征残基时，β1对通道激活和失活的调控作用显著减弱，冷冻电镜三维重构也证实β1亚基确实从这个突变体中"消失"了。

这项研究还延续了团队先前的重要发现：TTXr通道在ECL_II结构域缺失了一个关键半胱氨酸(Cys)，使其无法像TTXs通道那样与β2或β4亚基形成二硫键。这些突破性发现共同勾勒出细胞外环在TTXs/TTXr通道功能分型中的核心作用，为设计靶向特定钠通道亚型的精准药物开辟了新思路。