鈣離子調(diào)控的鉀離子通道MthK的協(xié)同性門控機(jī)制的研究.pdf

1、離子通道的協(xié)同性門控機(jī)制使其能夠靈敏的感受刺激信號(hào)和配體的細(xì)微變化，并進(jìn)而調(diào)節(jié)自身的開放與關(guān)閉。盡管離子通道的協(xié)同性門控現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和研究已有超過(guò)三十年的時(shí)間，但是其背后，生物大分子得以發(fā)揮重要作用的深層機(jī)制卻一直無(wú)法清楚的解釋。
　　配體的結(jié)合可以引起配體門控的鉀離子通道的迅速開放。MthK通道是一種來(lái)自甲烷嗜熱菌的鈣離子激活的鉀離子通道，它能通過(guò)胞內(nèi)的門控環(huán)結(jié)合鈣離子，并進(jìn)而轉(zhuǎn)變?yōu)殚_放狀態(tài)。通過(guò)整合已知的MthK門控環(huán)的大量結(jié)構(gòu)

2、并進(jìn)行分析，以及結(jié)合熱力學(xué)和電生理的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，我們解釋了鈣離子在八聚體門控環(huán)的其中一個(gè)鈣離子結(jié)合位點(diǎn)的結(jié)合，是怎樣導(dǎo)致鈣離子在其它位點(diǎn)的結(jié)合更加容易發(fā)生。這些結(jié)構(gòu)和功能的聯(lián)合研究，使我們可以得出一個(gè)關(guān)于鈣離子通過(guò)協(xié)同效應(yīng)來(lái)調(diào)控MthK通道活性的結(jié)論，即鈣離子的結(jié)合位點(diǎn)在兩種不同的狀態(tài)之間相互轉(zhuǎn)變，并且不同的狀態(tài)對(duì)鈣離子的親和力完全不同。鈣離子在八聚體門控環(huán)上其中一個(gè)鈣離子結(jié)合位點(diǎn)的最初始的結(jié)合，會(huì)增加其它沒有結(jié)合鈣離子的位點(diǎn)對(duì)鈣離子的親

3、和力，并因而導(dǎo)致后續(xù)的鈣離子結(jié)合更加容易進(jìn)行。我們證明，門控環(huán)不同區(qū)域的構(gòu)象轉(zhuǎn)換和動(dòng)態(tài)變化能夠彼此協(xié)調(diào)進(jìn)行，并在此基礎(chǔ)之上提出了一個(gè)MthK通道門控環(huán)的協(xié)同性調(diào)控模型，即鈣離子的初始結(jié)合引發(fā)了門控環(huán)發(fā)生一系列的結(jié)構(gòu)變化，最終導(dǎo)致門控環(huán)上其它沒有結(jié)合鈣離子的位點(diǎn)對(duì)鈣離子的親和力發(fā)生顯著增加。因此，門控環(huán)通過(guò)自身的構(gòu)象改變，將鈣離子結(jié)合的能量最終轉(zhuǎn)變成使離子通道開放的機(jī)械力。
　　我們提出了MthK通道的第一個(gè)原子水平上的協(xié)同性結(jié)構(gòu)變