颜宁团队发表最新PNAS论文：助力心脏病及抗癫痫/镇痛药物精准设计

电压门控钠（Nav）通道是膜兴奋性的关键调控因子，是治疗心律失常、癫痫和疼痛的重要治疗靶点。由于无法被微摩尔浓度以下的河豚毒素（TTX）阻断，Na_v1.5、Na_v1.8 和 Na_v1.9 被归类为河豚毒素抵抗型（TTXr）钠通道。β1 辅助亚基在与 Na_v1.5 或 Na_v1.8 共表达时，未在冷冻电镜（cryo-EM）三维（3D）重构中显现，但在河豚毒素敏感型（TTXs）钠通道中始终存在。

2025 年 8 月 6 日，深圳医学科学院颜宁院士、清华大学李张强博士作为共同通讯作者，在《美国国家科学院院刊》（PNAS）发表了题为：Critical role of extracellular loops in differential modulations of TTX-sensitive and TTX-resistant Na_v channels 的研究论文。

心脏电压门控钠通道 Na_v1.5 对河豚毒素（TTX）具有抗性，属于河豚毒素抵抗型（TTXr）钠通道。

该研究研究以 3.4 Å 的分辨率报道了野生型人源 Nav1.5 通道与 β1 辅助亚基共表达后经高浓度河豚毒素（TTX）处理的冷冻电镜（cryo-EM）结构。结构比较揭示了 TTX 抵抗型（TTXr）与 TTX 敏感型（TTXs）钠通道对 TTX 及 β 亚基响应差异的分子机制。

在 TTXs 钠通道中，TTX 的胍基与 P2I 螺旋上 Tyr/Phe 之间的保守性阳离子-π 相互作用，在 TTXr 钠通道中，由于相应位点被 Cys/Ser 取代而丧失，这解释了二者的 TTX 敏感性差异。实验中 β1 亚基未在电镜密度图中显现。通过比较 Na_v1.5 与 TTXs 型的 Na_v1.7 及 TTXr 型的 Na_v1.8 通道，研究团队鉴定出细胞外环（ECL）上的四个关键位点可能决定了它们的 β1 亚基结合能力差异。当将 TTXs 型 Na_v1.7 中对应位点突变为 Na_v1.5 的同源氨基酸残基时，β1 亚基对通道激活与失活的调节作用显著减弱。与此一致，该 Na_v1.7 突变体的三维电镜重构中未观察到 β1 亚基的密度。结合团队之前结构指导的发现——TTXr 型通道的 ECLII结构域缺乏与 β2 或 β4 亚基形成二硫键的关键 Cys 残基，这些结构与功能关系研究共同突显了细胞外环（ECL）在 TTXs 与 TTXr 钠通道机制差异中的核心作用，细胞外环或可成为开发亚型特异钠通道药物的潜在靶点