电压依赖性离子通道门控的分子机制

５０年代Ｈｏｄｇｋｉｎ和Ｈｕｘｌｅｙ双通道模型及其激活与失活学说,正逐步被８０年代以来的分子生物学和电生理学研究所证实。Ｎａ＾＋、Ｋ＾＋离子通道的激活主要决定于高度保守的带正电荷氨基酸残基密集的Ｓ４段,由膜内向膜外方向的拧改锥样旋转。Ｎａ＾＋通道的失活主要与其Ⅲ－Ⅳ功能区之间的胞内连结襻的“铰链盖”样运动有关;Ｋ＾＋通的失活分Ｎ－、Ｃ－、Ｐ－三型,分别发生在Ｎ－、Ｃ－末端和Ｐ区,其Ｎ型失活与Ｎ－末     

电压门控离子通道功能与结构分子模型

离子通道是细胞膜上特殊跨膜蛋白构成的亲水孔道,越来越多的证据表明其与兴奋性,腺体分泌、机体运动、甚至学习和记忆行为等重要生理现象密切相关,由此该领域成为当今年生命学科广为注目的前沿之一。本将简要介绍离子通道的分类和功能,并侧重阐明通道压控原理有压控通道的跨膜拓扑结构和功能分子模型。     

生物膜电压门控离子通道的结构和功能性构象

生物膜离子通道具有多种重要的生理功能.近年,已分离、纯化了电压门控的Na~+、Ca~(2+)和K~+通道的蛋白质组分.Na~+和Ca~(2+)通道分别由一个构成离子孔洞的主要亚单位和数目不同的其他亚单位组成,K~+通道是单一的多肽.对Na~+、Ca~(2+)通道主要亚单位和K~+通道的氨基酸序列的测定表明,它们之间有许多相似性.已分别给出了三种通道跨膜排列的二级结构图象.考虑了Na~+通道的功能特性,包括电压敏感性、通道开放动力学、门控电流、神经毒素的作用等,已提出几种Na~+通道功能性构象模型.     

生物膜电压门控离子通道的结构和功能性构象

生物膜离子通道具有多种重要的生理功能.近年,已分离、纯化了电压门控的Na~+、Ca~(2+)和K~+通道的蛋白质组分.Na~+和Ca~(2+)通道分别由一个构成离子孔洞的主要亚单位和数目不同的其他亚单位组成,K~+通道是单一的多肽.对Na~+、Ca~(2+)通道主要亚单位和K~+通道的氨基酸序列的测定表明,它们之间有许多相似性.已分别给出了三种通道跨膜排列的二级结构图象.考虑了Na~+通道的功能特性,包括电压敏感性、通道开放动力学、门控电流、神经毒素的作用等,已提出几种Na~+通道功能性构象模型.     

DICE：电压门控离子通道电生理实验数据库

针对现有相关文献中离子通道电生理数据繁多且分散的特点,开发了一套电压门控离子通道电生理实验数据库。数据库中目前主要包括钠离子通道序列数据、调制剂分子结构和序列数据,并收集整理了文献中调制剂和通道相互作用时的电生理学数据和药理学数据。系统实现了数据的收集、录入、存储和查询,为后期进行数据挖掘奠定了基础。用户可以通过网址http：／／biodb．sgst．cn／DICE对数据库进行访问。     

环核苷酸门控离子通道门控的分子机理

环核苷酸门控离子通道(CNG)最广泛地分布于神经细胞。近年来关于 CNG 通道门控的分子机制的研究取得了很大的进步。研究表明, CNG 通道的组成及组装影响通道的特性及门控。近年来有关 CNG 突变体的研究及半胱氨酸残基亲和性的分析表明, 环核苷酸首先结合到 CNG 通道 C 端的环核苷酸结合域(CNBD)上引起 CNBD 空间构像改变, 然后 4 个亚单元发生空间构像的协调改变, CNG 通道开放。本文详细讨论了 CNG 通道的门控机制、各亚单元之间的相互作用、组装的过程及其空间构想的变化, 为 CNG 通道的进一步研究, 尤其是离子通道疾病方面提供理论指导。     

配体门控离子通道受体别构调节研究

配体门控离子通道(LGIC)在中枢神经系统信息处理的过程中起着极其重要的作用,与多种神经性疾病有着密切联系.与受体正位调节作用相比,别构调节效应具有类内源性生理作用、高选择性及不易过度调节的优点,从而避免了一系列不良反应发生.目前,各种LGIC受体超家族均有别构调节剂发现,部分已在临床上得到应用.在未来的研究中,通过建立及完善针对别构调节剂的筛选策略,别构调节剂的发现效率及生物活性将得到极大地提高,更多的药物将会不断涌现.     

促细胞分裂剂和癌基因能阻断特异电压-门控离子通道的诱发

以 BC_3HI 肌细胞为模型,用膜片-电压固定(patch-clamp)技术,研究观察在单一细胞或膜单通道的Ca~(2+)、Na~+和 K~+的变化。肌肉的分化与膜的电压-门控离子通道(voltage-gated ion channels)的表达是依赖于促细胞分裂剂的消退和细胞的生长停滞。通常,电压-门控通道能诱发肌细胞的特异基因产物,但其致癌性的基本机理仍不明。分化的 BC_3HI 肌细胞表达了机能性的 Ca~(2+)和 Na~+通道,当细胞生长增殖和为某些等位癌基因转染时,机能性的离子通道被阻抑。这种机能性的 Ca~(2+)和 Na~+通道,在促细胞分裂剂消退约5天后,才首次检出Ca~(2+)和 Na~+的内向电流。在促细胞分裂剂消退时,暂时诱发 BC_3HI 细胞的电压-门控通道。为了试验细胞癌基因是否能阻止膜离子通道的表达,以 BC_3HI 细胞的克隆细胞株,即以 BC_3HI 细胞,用癌基因表达载     

电压门控性钠离子通道与伤害性感受

伤害性感受器激活引起疼痛的概念,现已广泛被人们接受,大量实验表明,伤害性感受器兴奋性的变化与一些离子通道有关,对河豚毒素不敏感的电压依赖性钠离子通道（TTXr)选择性地分布于与伤害性感受有关的初级感受神经元,炎症反应和神经损伤诱发的慢性疼痛可诱发这种TTXr功能及基因表达的变化,TTXr通道蛋白的反义寡核苷酸（antisense ODN)处理可对抗炎症或神经损伤引起的痛觉过敏或超敏,提示TTXr在伤害性感受中起重要作用,有望成为特异性镇痛药物的药理作用靶点。     

植物环核苷酸门控离子通道及其功能研究进展

环核苷酸门控离子通道(CNGC)是非选择性的阳离子通道, 可以直接被细胞内信使小分子——环核苷酸(cAMP和cGMP)活化。该通道蛋白包含6个跨膜α-螺旋, C端各具一个交叠的环核苷酸与钙调蛋白结合区。CNGC广泛存在于各种植物细胞中。研究表明, 模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)的CNGC家族有20个成员, 分为4个亚群, 它们在抗病、花粉管生长、对Ca²⁺响应、抵抗重金属离子毒害和抗盐等多种信号途径中发挥重要作用, 协助植物细胞应对各种生物与非生物胁迫。该文简要介绍了CNGC的结构、表达谱及其调控因子, 并着重总结了近年来CNGC生物学功能的研究进展, 以期为今后系统开展其功能研究提供理论依据。     

电压门控性钾离子通道与肿瘤关系的研究

电压门控性钾离子通道是钾离子通道的一个亚型,广泛地分布于细胞膜上,在调节细胞静息膜电位和膜电位复极化中发挥着重要的作用.近年来的研究表明电压门控性钾离子通道也表达于多种肿瘤细胞中,并通过影响细胞膜电压、改变细胞体积等方式影响着肿瘤细胞的增殖和周期,这也为肿瘤的治疗提供了新的靶点.     

电压门控性钙通道在疼痛机制中的作用

电压门控性钙通道是一类广泛分布在中枢神经系统和外周神经系统中功能结构不同的离子通道家族.这类通道参与痛觉的调制,并且在神经元递质的释放、动作电位的激发和神经元的兴奋性改变中发挥着重要的作用,本文就各类钙通道在痛觉机制中的作用做一综述.     

虎纹捕鸟蛛毒素虎纹毒素-III对美洲蜚蠊神经细胞电压门控离子通道的影响

HWTX-III是从中国虎纹捕鸟蛛Ornithoctonus huwena粗毒中分离纯化到的一种昆虫神经多肽。通过应用全细胞膜片钳技术研究了HWTX-III对美洲蜚蠊Periplaneta americana神经细胞电压门控离子通道的影响。发现HWTX-III特异性地抑制美洲蜚蠊背侧不成对中间(dorsal unpaired median, DUM）神经细胞的电压门控钠通道(IC50≈1.106 μmol/L),而对电压门控钾通道没有明显的影响。HWTX-III通过一种新型的不同于其他蜘蛛毒素的机制抑制昆虫电压门控钠通道,它不影响通道的激活与失活动力学,也不明显地漂移稳态失活曲线。HWTX-III对昆虫神经细胞电压门控钠通道的特异性与新型作用机制为研究电压门控钠通道分子结构的多样性以及开发新的安全的杀虫剂提供有用的工具。     

电压门控性钾通道的结构和调控机制

电压门控性K 通道是由4个相同亚单位构成的四聚体通道,其中每个亚单位都含有1个电压感受器,并且4个亚单位合起来组成1个中央孔.电压门控性通道蛋白具有3种主要功能,一是离子通透功能,二是门控蛋白构象改变,三是门控与感知机制的偶联.通道具有高通透速率和高选择性,通过构象改变的门控机制有3种,一是S6束交叉门控,二是球链门控,三是选择性滤器的门控.     

植物环核苷酸门控离子通道基因的功能及其调控

环核苷酸(cAMP/cGMP)是生命体重要的信号分子,环核苷酸门控离子通道(CNGC)是环核苷酸主要的受体之一,目前已在植物中克隆并鉴定了多个环核苷酸门控离子通道基因,它们参与调控植物的生长、发育以及抗病等反应.这些通道既可通过一价阳离子,也可通过二价阳离子,其活性受Ca2+/Calmodulin调控.本文概括了近年来植物环核苷酸门控离子通道(CNGC)基因的克隆、植物CNGC对离子的选择特性、CNGC的生物学功能与调控等方面的研究进展.     

锌离子对配体门控型离子通道的调节作用

在中枢神经系统(central nervous system,CNS)中,锌离子对配体门控型离子通道具有重要的调节作用。锌离子随着神经元的活动从突触前膜的囊泡中释放到突触间隙,对突触内受体进行调控。锌离子抑制N-甲基-D-天冬氨酸(N-methyl-D-aspartate,NMDA)型谷氨酸受体的活性,而对非NMDA型谷氨酸受体的调控具有多样性。由γ氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)受体所介导的抑制性突触传递活动也受到锌离子的抑制;而锌离子对glycine受体则呈现出浓度依赖的双向调节效应。病理条件下,锌离子参与了兴奋性细胞毒作用所触发的神经元凋亡过程。本文主要阐述了在CNS中,锌离子对配体门控型离子通道所介导的突触传递活动的调控作用,以及这些调控作用的生理功能和病理意义。     

电压门控钙通道辅助亚基α2δ-1的结构和分子药理

电压门控钙通道(voltage-gated calcium channel, VGCC)辅助亚基α2δ-1在神经元兴奋传递中起促进作用,是加巴喷丁(gabapentin)和普瑞巴林(pregabalin)的作用靶点。α2δ-1由高度糖基化的α2亚基和δ亚基以4对二硫键相连,包含4个串联的Cache结构域和1个von Willebrand A结构域,但δ亚基的C-末端结构尚未完全解析。α2δ-1的结构和作用机制研究进展主要聚焦于以下3点:(1)α2δ-1的C-末端,传统观点认为含有跨膜基序(motif)。另一个观点认为是GPI锚定,尚缺乏直接的实验证明;(2)α2δ-1对电压门控钙离子通道的影响,包括直接的和非直接的调控对电压门控钙通道的膜上转运和电流的影响,以及α2δ-1的翻译后修饰对钙电流的影响;(3)α2δ-1不依赖于钙通道,而与其他蛋白质存在相互作用,互作效应表现在兴奋性电流增大或促进神经突触发生。在疾病研究方面,本文主要综述α2δ-1在慢性疼痛中的机制研究。α2δ-1参与的生理活动的分子机制复杂,现已突破传统的局限于电压门控钙通道辅助亚基的角色,并将有可能通过α2δ-1建立跨细胞膜的蛋白质-蛋白质相互作用网络的动态膜微区,以进一步评估其生理、病理和药理的相关性。     

环核苷酸门控离子通道的结构、功能及活性调节

环核苷酸门控离子通道（cyclic nucleotide-gated ion channels,CNG）是非选择性的阳离子通道,直接被环核苷酸活化.6个不同基因编码CNG离子通道蛋白,4个A亚单元(A1～A4)和2个B亚单元(B1,B3).CNG离子通道是由2个或3个不同的亚单元组成的异四聚体复合物,是Ca2+进入细胞内的主要通道之一.CNG离子通道的活性可被Ca2+ /CaM及磷酸化/去磷酸化作用所调节,从而改变细胞内钙离子浓度,触发一系列生理效应.近年来CNG离子通道的研究进展神速,成为生命科学的一个热点领域.本文对CNG离子通道的结构、功能及活性调节机制进行了综述.     

电压门控钠离子通道疾病的研究进展

细胞膜上的电压门控钠离子通道（Voltage-gated Sodium Channels,VGSCs）是细胞形成动作电位过程中重要的组成构件,由一个大的α亚基和一个或多个不同的β亚基组成,中央是具高度选择性只允许钠离子通过的亲水通道。电压门控钠离子通道在调节细胞膜电位、维持细胞离子稳态、细胞增殖和凋亡等生理过程中发挥着重要作用,因而钠离子通道自身的异变或是相关基因的变异都可能引起一系列身体病变。本文主要介绍了电压门控钠离子通道的结构与功能,阐述了其与癌细胞侵袭转移和神经病理性疼痛的关系,并介绍了几种典型的由钠离子通道基因变异引起的疾病。随着对电压门控钠离子通道及其异常分子机制研究的不断深入,新成果将为生理学、药理学和病理学等领域的研究提供理论基础和新的研究思路,为离子通道疾病的临床预防、诊断与治疗找到新途径。     

电压门控型钾通道的研究进展

离子通道在细胞信号产生、传导与放大过程中起着极其重要的作用。通道序列功能关系研究表明,S4跨膜段是主要电压感受器,在去极化时发生跨膜运动;通道的C型失活伴随着孔区构象的变化,与N型失活偶联时,C型失活速率被加快;P区主要与离子选择性有关,关于孔区的计算机结构模型都有其局限性。目前,人们对于通道结构的认识水平与基于通道的合理药物设计之间尚有一段距离。